改進P·O42.5水泥與混凝土外加劑適應性

  0  前 言

  隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，外加劑已成為混凝土中不可或缺的重要組成部分，用戶對水泥與外加劑適應性的要求越來越高。近幾年來水泥與外加劑適應性已逐漸成為用戶應用關(guān)注的主要方面。2009年初，階段出現(xiàn)泗宿高速公路等反映P·O42.5級水泥性能波動大、混凝土坍落度損失快，經(jīng)時損失高時達到40%以上，致使無法保證現(xiàn)場正常使用的嚴峻局面。

  1  原因分析

  筆者從2009年4月起對區(qū)域內(nèi)其它水泥企業(yè)產(chǎn)品與混凝土外加劑適應性情況、區(qū)域內(nèi)商品混凝土攪拌站生產(chǎn)應用情況以及筆者公司P·O42.5級水泥其它用戶使用情況進行了考察，并咨詢了東南大學材料學院專家教授，查閱了相關(guān)資料，進行了系統(tǒng)性的對比試驗分析，根據(jù)試驗分析作出了各項影響因素的排列圖（見圖1）。

  由排列圖確定主要因素為：

  （1）閉路磨系統(tǒng)成品水泥顆粒分布較窄。

  （2）混合材流變性能差。

  （3）熟料與混凝土外加劑適應性不穩(wěn)定。

  2  改進措施

  2.1  改善閉路磨系統(tǒng)成品水泥顆粒分布

  筆者公司水泥粉磨系統(tǒng)主要配置為：

  水泥磨：椎4.2×13.12m；選粉機：合肥院DS（O）-2500型O-Sepa選粉機；系統(tǒng)收塵：磨尾除塵與選粉機成品收集各用一臺袋收塵。

  對水泥磨相關(guān)操作參數(shù)調(diào)整如下：主要調(diào)整出磨風路上的靜態(tài)分離器風門開度和磨尾排風機風門開度：

  （1）靜態(tài)分離器風門開度由正常生產(chǎn)時的40%，每次增加10%開度；

  （2）水泥磨磨尾排風機風門開度由正常生產(chǎn)時的34%，每次增加10%開度。對應取樣檢驗比表面積、顆粒級配、45um方孔篩篩余、標準稠度用水量、強度、水泥凈漿流動度損失，結(jié)果見表1、表2。

  試驗結(jié)果表明：

  （1）隨著靜態(tài)分離器風門的開大，水泥成品相關(guān)參數(shù)及性能無明顯變化，對系統(tǒng)影響不大；

  （2）隨著磨尾風機風門的逐步開大，水泥顆粒分布變寬，細度明顯變粗，水泥標準稠度和強度均略有下降，水泥凈漿流動度略有減少，但凈漿流動經(jīng)時損失下降幅度明顯，當磨尾風機風門開度達到64%時，半小時凈漿流動度較初始值逐漸增大，反映出水泥與外加劑適應性得到顯著改善。

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  注：1、顆粒級配分析采用LS-C（I）型激光粒度分析儀；

  2、混凝土外加劑選用本區(qū)域有代表性的一種萘系高效減水劑，按GB/T8077混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法中水泥凈漿流動度測定方法檢測初始流動度及半小時經(jīng)時損失。

  2.2  調(diào)整混合材品種結(jié)構(gòu)

  我公司P·O42.5級水泥配料：熟料+石膏+沸騰爐渣+粉煤灰+石灰石。在對比試驗時，我們對混合材摻量及品種結(jié)構(gòu)進行如下調(diào)整：

  （1）使用粉煤灰替代火山灰質(zhì)混合材沸騰爐渣；

  （2）停止使用沸騰爐渣，減少混合材摻量；

  （3）使用礦渣替代沸騰爐渣、粉煤灰。具體見表3所示。

  結(jié)果表明：

  （1）在現(xiàn)有條件下，單純使用粉煤灰替代火山灰質(zhì)混合材沸騰爐渣，水泥的標準稠度用水量略有下降，對凈漿流動度經(jīng)時損失影響不大；

  （2）停止使用沸騰爐渣，減少混合材摻量后，水泥的標準稠度用水量出現(xiàn)明顯下降，但對水泥凈漿流動度經(jīng)時損失影響亦不大；

  （3）使用礦渣替代沸騰爐渣、粉煤灰，少量摻加礦渣對水泥的標準稠度用水量、水泥凈漿流動度損失影響不大；礦渣摻量超過10%后，水泥標準稠度用水量變化不大，但水泥凈漿流動度經(jīng)時損失與前期相比明顯減小，水泥與外加劑適應性得到明顯改善。

  2.3  穩(wěn)定和提高熟料與混凝土外加劑適應性

  2009年5月起，我們適當降低熟料中C3A含量，由原先的7.0%～9.0%調(diào)整到7.0%～8.0%，在提高生料配比合格率的同時，要求制造分廠提高燒成溫度，穩(wěn)定熱工制度，嚴格控制出窯熟料fCaO，考核指標由原先的fCaO<1.5%調(diào)整到fCaO<1.2%，確保熟料質(zhì)量穩(wěn)定。

  2009年5～8月與2009年1～4月熟料與外加劑適應性對比情況見表4。

  熟料調(diào)整后，水泥凈漿流動度平均值略有提高，經(jīng)時損失有一定幅度的降低，波動明顯減小，且出現(xiàn)半小時凈漿流動度逐漸增大的良好趨勢。

  3 小結(jié)

  調(diào)整水泥磨磨尾風機風門開度、改變水泥顆粒分布，對水泥適應性的改善是顯著的，但對水泥強度會產(chǎn)生一定影響；使用礦渣替代沸騰爐渣、粉煤灰后，水泥凈漿流動度經(jīng)時損失能夠得到明顯改善。

  從2009年下半年開始，在穩(wěn)定和降低熟料中C3A含量、fCaO含量，穩(wěn)定出窯熟料質(zhì)量性能的同時，水泥磨生產(chǎn)時以采用固定磨尾排風機風門開度54%的手段為主，以摻加適量礦渣生產(chǎn)為輔，P·O42.5級水泥與外加劑適應性均得到了明顯改善，能夠保證水泥凈漿流動度半小時經(jīng)時損失在10%以下，滿足了高速公路高性能混凝土的應用需求，混凝土攪拌站普遍反映水泥適應性較好，應用經(jīng)濟性得到明顯提高。

  4  遺留問題

  從P·O42.5級水泥顆粒分布檢測數(shù)據(jù)來看：水泥中小于3um的細粉含量偏多，3～30um含量偏低，＞60um含量有4%以上，整體顆粒分布不盡合理，需要在對不同粒徑范圍的水泥顆粒進行物化檢測的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析、制定改進方案,在后續(xù)檢修時對水泥磨研磨體級配作出調(diào)整優(yōu)化予以解決。