改进P·O42.5水泥与混凝土外加剂适应性

  0  前 言

  随着混凝土技术的发展，外加剂已成为混凝土中不可或缺的重要组成部分，用户对水泥与外加剂适应性的要求越来越高。近几年来水泥与外加剂适应性已逐渐成为用户应用关注的主要方面。2009年初，阶段出现泗宿高速公路等反映P·O42.5级水泥性能波动大、混凝土坍落度损失快，经时损失高时达到40%以上，致使无法保证现场正常使用的严峻局面。

  1  原因分析

  笔者从2009年4月起对区域内其它水泥企业产品与混凝土外加剂适应性情况、区域内商品混凝土搅拌站生产应用情况以及笔者公司P·O42.5级水泥其它用户使用情况进行了考察，并咨询了东南大学材料学院专家教授，查阅了相关资料，进行了系统性的对比试验分析，根据试验分析作出了各项影响因素的排列图（见图1）。

  由排列图确定主要因素为：

  （1）闭路磨系统成品水泥颗粒分布较窄。

  （2）混合材流变性能差。

  （3）熟料与混凝土外加剂适应性不稳定。

  2  改进措施

  2.1  改善闭路磨系统成品水泥颗粒分布

  笔者公司水泥粉磨系统主要配置为：

  水泥磨：椎4.2×13.12m；选粉机：合肥院DS（O）-2500型O-Sepa选粉机；系统收尘：磨尾除尘与选粉机成品收集各用一台袋收尘。

  对水泥磨相关操作参数调整如下：主要调整出磨风路上的静态分离器风门开度和磨尾排风机风门开度：

  （1）静态分离器风门开度由正常生产时的40%，每次增加10%开度；

  （2）水泥磨磨尾排风机风门开度由正常生产时的34%，每次增加10%开度。对应取样检验比表面积、颗粒级配、45um方孔筛筛余、标准稠度用水量、强度、水泥净浆流动度损失，结果见表1、表2。

  试验结果表明：

  （1）随着静态分离器风门的开大，水泥成品相关参数及性能无明显变化，对系统影响不大；

  （2）随着磨尾风机风门的逐步开大，水泥颗粒分布变宽，细度明显变粗，水泥标准稠度和强度均略有下降，水泥净浆流动度略有减少，但净浆流动经时损失下降幅度明显，当磨尾风机风门开度达到64%时，半小时净浆流动度较初始值逐渐增大，反映出水泥与外加剂适应性得到显著改善。

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  注：1、颗粒级配分析采用LS-C（I）型激光粒度分析仪；

  2、混凝土外加剂选用本区域有代表性的一种萘系高效减水剂，按GB/T8077混凝土外加剂匀质性试验方法中水泥净浆流动度测定方法检测初始流动度及半小时经时损失。

  2.2  调整混合材品种结构

  我公司P·O42.5级水泥配料：熟料+石膏+沸腾炉渣+粉煤灰+石灰石。在对比试验时，我们对混合材掺量及品种结构进行如下调整：

  （1）使用粉煤灰替代火山灰质混合材沸腾炉渣；

  （2）停止使用沸腾炉渣，减少混合材掺量；

  （3）使用矿渣替代沸腾炉渣、粉煤灰。具体见表3所示。

  结果表明：

  （1）在现有条件下，单纯使用粉煤灰替代火山灰质混合材沸腾炉渣，水泥的标准稠度用水量略有下降，对净浆流动度经时损失影响不大；

  （2）停止使用沸腾炉渣，减少混合材掺量后，水泥的标准稠度用水量出现明显下降，但对水泥净浆流动度经时损失影响亦不大；

  （3）使用矿渣替代沸腾炉渣、粉煤灰，少量掺加矿渣对水泥的标准稠度用水量、水泥净浆流动度损失影响不大；矿渣掺量超过10%后，水泥标准稠度用水量变化不大，但水泥净浆流动度经时损失与前期相比明显减小，水泥与外加剂适应性得到明显改善。

  2.3  稳定和提高熟料与混凝土外加剂适应性

  2009年5月起，我们适当降低熟料中C3A含量，由原先的7.0%～9.0%调整到7.0%～8.0%，在提高生料配比合格率的同时，要求制造分厂提高烧成温度，稳定热工制度，严格控制出窑熟料fCaO，考核指标由原先的fCaO<1.5%调整到fCaO<1.2%，确保熟料质量稳定。

  2009年5～8月与2009年1～4月熟料与外加剂适应性对比情况见表4。

  熟料调整后，水泥净浆流动度平均值略有提高，经时损失有一定幅度的降低，波动明显减小，且出现半小时净浆流动度逐渐增大的良好趋势。

  3 小结

  调整水泥磨磨尾风机风门开度、改变水泥颗粒分布，对水泥适应性的改善是显著的，但对水泥强度会产生一定影响；使用矿渣替代沸腾炉渣、粉煤灰后，水泥净浆流动度经时损失能够得到明显改善。

  从2009年下半年开始，在稳定和降低熟料中C3A含量、fCaO含量，稳定出窑熟料质量性能的同时，水泥磨生产时以采用固定磨尾排风机风门开度54%的手段为主，以掺加适量矿渣生产为辅，P·O42.5级水泥与外加剂适应性均得到了明显改善，能够保证水泥净浆流动度半小时经时损失在10%以下，满足了高速公路高性能混凝土的应用需求，混凝土搅拌站普遍反映水泥适应性较好，应用经济性得到明显提高。

  4  遗留问题

  从P·O42.5级水泥颗粒分布检测数据来看：水泥中小于3um的细粉含量偏多，3～30um含量偏低，＞60um含量有4%以上，整体颗粒分布不尽合理，需要在对不同粒径范围的水泥颗粒进行物化检测的基础上，系统分析、制定改进方案,在后续检修时对水泥磨研磨体级配作出调整优化予以解决。