水泥廠應(yīng)向預(yù)拌混凝土站提供什么樣的水泥
一、預(yù)拌混凝土需要什么樣的水泥
預(yù)拌混凝土與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)攪拌制作混凝土有許多不同點(diǎn)。筆者從事水泥生產(chǎn)40年.又在混凝土攪拌站工作3年左右.據(jù)我所知,混凝土攪拌站如使用水泥不當(dāng)或水泥本身存在某種品質(zhì)缺陷時(shí).就可能出現(xiàn)如下問題:(1)混凝土強(qiáng)度迭不到設(shè)計(jì)要求;(2)在混凝土制作和使用時(shí),水泥與外加劑適應(yīng)性問題突出,或流動(dòng)性能差,或坍落度損失大.致使施T時(shí)流動(dòng)性能差或凝結(jié)過快.無法施工,有時(shí)甚至在運(yùn)輸途中發(fā)生凝固;(3)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形、裂紋;(4)混凝土上程外觀顏色不一.影響美觀。
上述問題的存在,影響了混凝土的施工性能和工程質(zhì)量,當(dāng)然混凝士出現(xiàn)問題是多種因素造成的,不能全歸罪于水泥,但在混凝土組成材料中,水泥作為主要的膠凝材料.其生產(chǎn)工藝、品質(zhì)指標(biāo),必然會(huì)對(duì)混凝上的性能起重要的影響.特別是預(yù)拌混凝土的制作和供應(yīng).與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)攪拌方法相比較,有其特殊的技術(shù)要求,有人提出應(yīng)將“用來制備預(yù)拌混凝十的水泥分類為專用水泥”.筆者認(rèn)為,充分關(guān)注混凝土攪拌站的需求.生產(chǎn)和提供“與預(yù)拌混凝土相匹配的水泥”是當(dāng)務(wù)之急。我們認(rèn)為該種水泥起碼應(yīng)滿足如下一些要求:(1)水泥各項(xiàng)技術(shù)’性能必須滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)淮要求外,特別應(yīng)保持產(chǎn)品的勻質(zhì)性和穩(wěn)定性.化學(xué)成分、細(xì)度、各齡期強(qiáng)度等級(jí)、凝結(jié)時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)稠需水量等指標(biāo)不能有較大波動(dòng),特別是強(qiáng)度值不能大起大落;(2)在配制混凝土?xí)r需水量要小.流動(dòng)性要好,與外加劑有較好的適應(yīng)性;(3)水泥粉磨時(shí)不僅要控制制細(xì)度(比表面積),而且要臺(tái)理控制水泥顆粒級(jí)配和顆粒形狀;(4)水泥混合材品種的匹配、摻人量要科學(xué)、合理;重視石膏品種的選擇;(5)重視出廠水泥溫度的控制;(6)在混凝十有特殊要求時(shí),應(yīng)提供專用的水泥,如有低堿要求時(shí)應(yīng)提供低堿水泥;有低熱要求時(shí),要應(yīng)用水化熱侶的水泥(如:中熱水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥)。
二、滿足預(yù)拌混凝土站使用的水泥應(yīng)有的性能
1、應(yīng)將水泥的勻質(zhì)性與穩(wěn)定性放在第一位.確保出廠水泥的穩(wěn)定。
目前,新型干法同轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)高強(qiáng)度水泥已不再困難,也不再是制備高等級(jí)混凝士的制約因素。
水泥強(qiáng)度的大幅度波動(dòng),無疑會(huì)嚴(yán)重影響混凝土強(qiáng)度等級(jí)的被動(dòng),混凝土設(shè)計(jì)(配制)時(shí)使用的Bolomy公式表明,混凝土28天抗壓強(qiáng)度與水泥實(shí)際強(qiáng)度是成正比的.因此關(guān)鍵在于水泥廠提供的實(shí)物強(qiáng)度必須要穩(wěn)定,否則就會(huì)引起混凝土強(qiáng)度大幅波動(dòng)。
目前水泥廠生產(chǎn)高質(zhì)量熟料的技術(shù)已比較成熟,而保持水泥勻質(zhì)性和穩(wěn)定性則主要在于保證進(jìn)廠原燃材料的穩(wěn)定、生產(chǎn)過程的穩(wěn)定、有效的均化措施、合理儲(chǔ)存量、出廠水泥嚴(yán)格控制。對(duì)于勻質(zhì)性問題,一般來說立窯廠比旋窯廠差.大型窯、大型磨的產(chǎn)品勻質(zhì)性、穩(wěn)定性好.但不能忽視的是.有些廠的同一品種、同一強(qiáng)度等級(jí)的不同批次水泥,其技術(shù)指標(biāo),如強(qiáng)度、顏色、需水量波動(dòng)較大,而與外加劑適應(yīng)性上波動(dòng)更為突出.究其原因.是在工廠生產(chǎn)、設(shè)備、質(zhì)量管理方面存在不穩(wěn)定因素.水泥廠應(yīng)立足于自身進(jìn)行改進(jìn)。還應(yīng)提倡水泥廠與攪拌站加強(qiáng)溝通.當(dāng)水泥廠生產(chǎn)條件發(fā)生變化時(shí).應(yīng)主動(dòng)告知用戶,以采取適當(dāng)?shù)姆婪洞胧?
2、從水泥生產(chǎn)角度出發(fā).努力解決外加劑和水泥適應(yīng)性問題。
混凝土外加劑與水泥不相適應(yīng)的情況.是工程施工經(jīng)常困擾我們的重要問題。它涉及到水泥、混凝土、化工等行業(yè)。如果外加劑與水泥沒有良好的適應(yīng)性,混凝土攪拌站是無法正常作業(yè)的。解決它們之間適應(yīng)性的問題是雙向互動(dòng)的問題,首先需要外加劑及水泥生產(chǎn)研發(fā)部門重視起來,加強(qiáng)互相交流協(xié)作。
在適應(yīng)性的問題上.水泥的影響因素很多.一般認(rèn)為:水泥熟料的礦物組成、水泥細(xì)度(比表面積)和顆粒級(jí)配、石膏的種類和摻量、混合材種類和摻量、水泥溫度和水泥的陳放時(shí)間等因素都會(huì)影響水泥適應(yīng)性。
(1)、水泥熟料成分的影響。不少學(xué)者針對(duì)水泥熟料中的C3S、C2S、C3A、C4AF外加劑的吸附性和吸附量進(jìn)行了研究.發(fā)現(xiàn)C3A對(duì)外加劑的吸附量遠(yuǎn)高于其他礦物組成,其排序?yàn)椋篊3A>C4AF>C3s≥C2S,這是由于C3A水化速度最快,對(duì)減水劑的吸州量最大。還可明顯看到C3A含量高的水泥,其標(biāo)雄稠度加水量上升(有人作了定量研究,當(dāng)C3A上于}1%.其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量也增加1%,而混凝土用水量也相應(yīng)提高6—7kg/m3),因此我們希望熟料中能C,A要少一些。
(2)、石膏的種類及摻量。不同品種和形態(tài)的石膏由于其溶解速度和溶解度不同、雜質(zhì)含量的不同.在很大程度上影響外加劑使用效果,摻不同形態(tài)石膏的水泥在預(yù)拌混凝土中使用后,其效果是大相徑庭的。韓越、何廷樹等人在研究了“不同石膏種類及摻量對(duì)高效減水劑——緩凝劑——水泥三元體系的輔助塑化效應(yīng)的影響”后指出:“當(dāng)奈系高效減水劑摻量為1%的條件下,摻用二水石膏時(shí).5種緩凝劑(三聚磷酸鈉、葡萄糖酸鈉、檸檬酸白糖、六偏磷酸鈉)水泥凈漿流動(dòng)度的絕對(duì)值最大.流動(dòng)度的經(jīng)時(shí)損失最小,所以采用二水石膏作為熟料的調(diào)凝劑是最佳選擇”.而“在所用的3種石膏(半水石膏、二水石膏、無水石膏)中,硬石膏與減水劑相容性最差”。因此我們必須明確認(rèn)識(shí)到:按現(xiàn)行水泥標(biāo)準(zhǔn)作檢驗(yàn)時(shí),雖然不同品種、形態(tài)的石膏作緩凝劑都可能是適宜的.但在預(yù)拌海凝土中由于摻人了外加劑,情況發(fā)生了變化,會(huì)發(fā)生水泥與外加劑不適應(yīng)的情況。
此外.磷石膏、氟石膏等工業(yè)副產(chǎn)品由于其雜質(zhì)及含量波動(dòng)也會(huì)影響水泥和外加劑的適應(yīng)性。
筆者曾在實(shí)際工作中經(jīng)歷過如下3種情況,應(yīng)特別引起水泥廠家注意:a●曾在2004年10月發(fā)現(xiàn)一直在使用的適應(yīng)性良好的某廠水泥,某日混凝±發(fā)生急凝.追究其原因是使用了工業(yè)副產(chǎn)品磷石膏所致;b)2005年某廠水泥在一攪拌站使用時(shí),發(fā)生未到目的地就發(fā)生凝固,經(jīng)查成分并無差異,也用二水石膏,但后經(jīng)檢驗(yàn)該石膏其SO3雖在35%左右,但結(jié)晶水只有4%.實(shí)際上該石膏是硬石膏與二水石膏的混生物.由于仍然存在溶解速度的問題,致使發(fā)生不適應(yīng)狀況;c)水泥廠在粉磨水泥時(shí)使用了優(yōu)質(zhì)二水石膏,但如不控制好磨內(nèi)溫度,仍可能因溫升過高.造成石膏脫水.工程使用時(shí)也發(fā)生急凝、假凝現(xiàn)象。
(3)、粉磨細(xì)度(比表面積)及顆粒級(jí)配和顆粒形狀。水泥細(xì)度問題是混凝土界和水泥界分歧最大的問題之一。為了最大限度地發(fā)揮熟料潛能,目前多數(shù)水泥企業(yè)十分注重粉磨細(xì)度,一般來說水泥磨得越細(xì)(比表面積越高),細(xì)顆粒越多,水泥水化越快,有利于強(qiáng)度的發(fā)展。在混凝士界則認(rèn)為,越細(xì)的水泥需水最越大.與外加劑相容性越差,水化熱越大,開裂敏感性越大。
此外.不少研究結(jié)果指出,水泥的顆粒形狀對(duì)外加劑的適應(yīng)性起明顯影響.水泥顆粒越接近球形.其比表面積越小,外加劑塑化效果就越好,輥壓機(jī)作終粉磨時(shí),水泥顆粒形狀復(fù)雜,需水量偏高。
(4)、混合材的品種和摻入量。聲威公司技術(shù)中心曾對(duì)不同混合材(礦渣、粉煤灰、石灰石)以不同比例與熟料共同粉磨制得水泥后,進(jìn)行了水泥與外加劑適應(yīng)性的研究,結(jié)果表明.加入混合材后能改善水泥與外加劑的適應(yīng)性,而摻用不劇種類的混合材、不同組合的水泥時(shí)則對(duì)外加劑適應(yīng)性會(huì)產(chǎn)生不同的效果。
在磨制好的純水泥中摻入礦渣粉、粉煤灰、石灰石等混合材是有利于改善漿體流動(dòng)性能的,即改善水泥適應(yīng)性.而雙摻效果較單摻好。此次試驗(yàn)情況表明.對(duì)改善水泥適應(yīng)性的排序是:石灰石>礦渣(430m2/kg)>礦渣(380m2/kg)>粉煤灰(二級(jí)灰)>粉煤灰(經(jīng)60分鐘粉磨比表面積為550m2&g)。該結(jié)論可作為生產(chǎn)時(shí)選擇混合材種類、復(fù)摻組合的參考。
由于摻不同種類的混合材的水泥對(duì)外加劑吸附能力不同,從而產(chǎn)生了不同效果,從我們的經(jīng)驗(yàn)看.礦渣對(duì)萘系減水劑適應(yīng)性優(yōu)于摻煤矸石的水泥.主要表現(xiàn)為流動(dòng)性差、坍落度經(jīng)時(shí)損失大,當(dāng)摻礦渣過多時(shí)易產(chǎn)生泌水。而摻不同品種形態(tài)粉煤灰時(shí)水泥與外加劑適應(yīng)性差異較大,使用優(yōu)質(zhì)粉煤灰(含碳量<5%)時(shí)的塑化效果好,而使用粗粉煤灰、含碳量高(>5%)的粉煤灰時(shí)塑化效果差。應(yīng)提倡在水泥生產(chǎn)中復(fù)摻混合材.而磨細(xì)石灰石粉最有利于改善適應(yīng)性。
(5)、水泥中含堿量。某公司將生產(chǎn)數(shù)據(jù)中的堿含量與適應(yīng)性好壞進(jìn)行排隊(duì)后發(fā)現(xiàn),對(duì)外加劑適應(yīng)性較好的水泥堿含量均較低,而適應(yīng)性較差的水泥堿含量相對(duì)較高,堿含量越低對(duì)水泥的適應(yīng)性越有利。所以控制較低且較穩(wěn)定的堿含量,對(duì)提高水泥的適應(yīng)性是有意義的。
(6)、水泥溫度及存放時(shí)間。水泥溫度過高,其不良后果有二:一是可能造成石膏脫水(一般認(rèn)為二水石膏在超過1350c時(shí)將失去結(jié)晶水,變?yōu)榘胨?;其二是,即使右膏未脫水,由于較高溫度下的水泥水化速度較快。
水泥廠為了加快周轉(zhuǎn),希望水泥盡快出廠,而混凝土界從經(jīng)驗(yàn)中得知,“新鮮水泥”會(huì)影響外加劑的塑化效果.反而希望使用陳放一段時(shí)間后的水泥。事實(shí)上出粉磨設(shè)備時(shí)間,間隔越短,由于水泥粉磨時(shí)產(chǎn)生電荷。顆粒問吸附、凝聚的能力較強(qiáng).因而致使適應(yīng)性變差。
3、水泥廠家應(yīng)充分關(guān)注混凝土攪拌站的預(yù)拌混凝土工作性能及工程質(zhì)量.及時(shí)解決所出現(xiàn)的問題.提供適應(yīng)用戶“個(gè)性”要求的產(chǎn)品。
(1)、低堿要求:某些丁程對(duì)使用水泥提出了低堿要求.水泥廠家應(yīng)更改原料(采用低堿硅石或砂巖代替黏土),改變窯磨工藝操作參數(shù),按標(biāo)準(zhǔn)要求生產(chǎn)Na20<0.6%的水泥。
(2)、低水化熱水泥:2005年某攪拌站接受弧洲最大的32mx22m×118m、超厚墻體3.2m厚,γ射線輻射能最為15MV防輻射混凝上結(jié)構(gòu)的預(yù)拌混凝土的供應(yīng).需低熱礦渣水泥,但當(dāng)時(shí)在陜西省暫無此資源.而工程急需開工,經(jīng)認(rèn)真選擇,某水泥廠提供了低C3A含量(熟料中<6%)的PC32.5R水泥.經(jīng)試驗(yàn)其水化熱符合要求、配制混凝土收縮率低.與減水劑適應(yīng)性好,混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求.經(jīng)專家論證后在工程中使用,效果良好,最可喜的是在施工階段有效地控制了可見裂縫。
(3)、防止產(chǎn)生變形裂縫:在實(shí)際工程中混凝土產(chǎn)生裂縫是多種原因.而非單一因素所導(dǎo)致。而混凝土產(chǎn)生變形裂縫的原因.諸多與水泥直接有關(guān)。因此水泥廠應(yīng)適應(yīng)預(yù)拌混凝土的需要,從礦物組成、細(xì)度、混合材、石膏、堿含量和水泥品種等方面進(jìn)行優(yōu)化。水化速度快、水化熱高且釋放快、需水量大等均影響混凝土的開裂,應(yīng)隨實(shí)際需要適度更改化學(xué)成分、粉磨細(xì)度、石膏、混合材品種和摻人量,只有雙方緊密合作,裂縫問題還是有望緩解和解決的。
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