一种自制液体水泥助磨剂与混凝土减水剂适应性的研究

2015-03-23陈树东

浙江建筑 2015年7期

鲍静，陈树东

BAO Jing1，CHEN Shudong2

(1.杭州翡翠城房地产开发有限公司，浙江杭州310023;2.浙江建设职业技术学院建筑工程系，浙江杭州310023)

2013年，中国的水泥产量达到20.85 亿t［1］，是世界第一大水泥生产国，占世界产量的50%以上。根据相关统计，全世界水泥生产每年可以消耗全世界发电量的2%左右。而中国的水泥产量能耗较高，达到全国总发电量的9%［2］。通过以上数据表明，与国外相比，我国的水泥生产技术还有一定差距。一直以来水泥生产就是一个高耗能、高污染的行业，在水泥生产过程中不仅需要消耗大量的电能，同时还会产生大量诸如二氧化硫、二氧化碳、粉尘、氮的氧化物等大气污染物［3］。提高水泥生产的能源资源利用率，同时减少环境污染成为水泥行业发展的紧迫任务［4］。通过在粉磨水泥熟料的过程中加入助磨剂，不仅可以大幅提高水泥粉磨效率，而且能够降低生产成本，同时为水泥行业节能降耗提供了广阔的空间［5］。因此，研究和推广水泥助磨剂就成为水泥行业节能减排的首选［6］。

《水泥助磨剂(JC/T 667—2004)》的行业标准规定，在水泥助磨剂的使用过程中，不得损害水泥的基本性能。目前几乎所有的商品混凝土中都掺有外加剂，而混凝土外加剂与水泥都存在适应性问题。当适应性不好的情况发生时，新拌混凝土就表现为流动性差，坍落度经时损失大。本文试验选用最常用的混凝土外加剂——减水剂，探究水泥助磨剂与减水剂的适应性问题。旨在为促进液体水泥助磨剂的使用提供一定的理论支持，达到节能减排的目的。

1 试验概况

1.1 实验原材料

助磨剂:三乙醇胺、硫酸铝、木钠、乙二醇与去离子水的复配质量比为20：5：15：16：83，复配后用搅拌器搅拌30 min。

实验用水泥熟料、矿渣、石膏来自南京龙潭水泥厂，熟料化学成分及矿物组成见表1，拌合水为实验室自来水，助磨剂为自制早强高效型液体水泥助磨剂。

表1 水泥熟料、矿渣、石膏化学成分单位:%

1.2 水泥粉磨

试验前先将矿渣置于(105 ±5)℃的干燥箱烘干。并将水泥熟料和石膏用颚式破碎机破碎到19 mm以下，然后将水泥熟料与矿渣按普通硅酸盐水泥的比例配合，配比见表2。按照上述比例配好的试样称取3 kg，根据试验方案掺入一定量的水泥助磨剂后倒入球磨机。粉磨25 min 后，将水泥过0.9 mm的方孔筛，然后进行性能试验。

表2 各种水泥配比单位:%

1.3 测试方法

试验选用五个厂家的减水剂，见表3。每种减水剂分别掺入未掺助磨剂的普通硅酸盐水泥和掺有助磨剂的普通硅酸盐水泥。参照《混凝土外加剂均质性试验方法(GB/T 8077—2000)》，称取水泥900 g，水261 g，减水剂的掺量是1%，搅拌3 min，取拌好的水泥净浆1/3 迅速注入截锥圆模中并刮平，然后将圆模提起，在水泥净浆流动30 s 后，测量此时水泥净浆在两个垂直方向的直径，取两者的平均值作为水泥净浆流动度。在拌制30 min 和60 min时，分别取1/3 的水泥净浆依照上述方法测量水泥净浆流动度，试验结果见表4。

表3 试验采用的减水剂

表4 不同水泥净浆流动度的试验结果单位:cm

图1 掺1#减水剂的水泥净浆流动度

图2 掺2#减水剂的水泥净浆流动度

图3 掺3#减水剂的水泥净浆流动度

图4 掺4#减水剂的水泥净浆流动度

图5 掺5#减水剂的水泥净浆流动度

影响水泥净浆初始流动度的主要因素是水泥熟料中C3A(铝酸三钙)含量、水化活性、SO2-4的溶出量及水泥颗粒级配。在水泥基本组分一致的情况下，掺有助磨剂的水泥初始流动度较大主要是水泥粒度分布比较符合Fuller 曲线，即处在3～32 μm 的水泥颗粒＞65%，1～3 μm 的水泥颗粒＜10%，＞65 μm和＜1 μm的颗粒越少越好。

由图1 可以看出，对于1#外加剂，掺有助磨剂的水泥初始流动度有所增大，掺有助磨剂的水泥比未掺的大21 mm;30 min 后，两种水泥的流动度都开始减小，掺助磨剂的水泥减小为268 mm，未掺的为225 mm。60 min 后，掺与未掺水泥的流动度都变为178、171 mm，流动度几乎一致。通过试验结果可知，1#外加剂与助磨剂的适应性良好，流动度损失较小。比较图2 中2#外加剂对掺有助磨剂水泥的影响，掺有助磨剂的水泥初始流动度为324 mm，比未掺的大13.6%;30 min 时，掺有助磨剂的水泥流动度为234 mm，未掺的为225 mm，掺助磨剂的水泥流动度损失90 mm，未掺的损失55 mm;60 min 时，掺与未掺助磨剂的水泥流动度分别为183、171 mm。通过上述分析可知，2#外加剂与助磨剂适应性较好，流动度损失有少量增大。通过图3 可以看出加入3#外加剂后，掺有助磨剂的水泥初始流动度较大，30 min后，流动度损失74 mm，比未掺的流动度损失大12 mm，60 min 时，未掺助磨剂的水泥流动度为176 mm，比掺助磨剂的水泥大22 mm。图4 显示了加入4#外加剂后，掺有助磨剂的水泥初始流动度较大，30 min 后，流动度损失22 mm，比未掺的流动度损失大12 mm，60 min 时，未掺助磨剂的水泥流动度为176 mm，比掺助磨剂的水泥大22 mm。加入4#外加剂后，掺有助磨剂的水泥初始流动度较大，30 min后，流动度损失22 mm，比未掺的流动度损失大17 mm，60 min 时，掺助磨剂的水泥流动度为139 mm，比未掺助磨剂的水泥大14 mm。比较图5中5#外加剂对掺有助磨剂水泥的影响，掺有助磨剂的水泥初始流动度为199 mm，比未掺的大26 mm;30 min 时，掺有助磨剂的水泥流动度为为179 mm，未掺的154 mm，60 min 时，掺与未掺助磨剂的水泥流动度分别为133、115 mm。综上所述，助磨剂与这5 种外加剂的适应性良好。