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0前言 水泥行业在建材行业中具有举足轻重的地位，企业规模大、集中度高。水泥生产企业往往惯性地从自身角度出发，认为只要严格按照国家标准组织生产，用最低的成本生产出合格的产品就万事大吉了，所以，水泥生产企业在品质管理方面向内看得多，向外看得少。由于水泥和混凝土分属不同的行业，水泥行业和混凝土行业的信息交流渠道又不畅，这种现象严重阻碍了两个行业的发展。在产能过剩的大环境下，两个行业的科技人员应加强沟通了解，消除误区，改变习惯性做法，以达到共同提高的目的。笔者根据多年在水泥和混凝土行业工作的体会，列举了水泥行业从业者存在的一些认识误区并进行了探讨，希望能够使水泥行业的技术质量人员和管理人员对混凝土有更清楚的了解和认识，以促进行业健康发展。 1误区 1.1误区一：忽视水泥出厂温度，认为对混凝土质量与控制不会产生影响 水泥温度过高，不良后果有几个方面：一是可能造成石膏脱水（一般认为二水石膏在超过135℃时将失去结晶水，变为半水石膏）；二是温度较高水泥水化速度快；三是温度过高将对用水量和强度产生影响；四是造成对外加剂适应性差问题[1]。前两种情况，主要会使水泥出现假凝或速凝，表1是不同温度下水泥在掺0.8%UNF减水剂、W/C=0.29时净浆流动度的变化情况[2]。从表1可以看出，水泥温度越高，净浆的流动度下降越快。 而后两种情况也是相互关联的，温度越高会导致用水量急剧提高，后期强度下降，自然会引起外加剂中的减水组分无法在水泥快速水化过程中改善混凝土的工作性能，提高流动性，有时甚至外加剂掺量提高几倍也无济于事。表2是不同温度的水泥固定流动度时胶砂强度的试验结果[1]。 通过表2可以看到，随着温度的上升，用水量逐渐加大，对于3d和7d的强度发展影响不大；然而，对于28d强度，温度低的水泥明显高于温度高的水泥。 1.2误区二：片面追求水泥细度 水泥细度是争议较大的问题。为最大限度发挥熟料潜能，很多水泥生产企业过分注重细度。一般而言，水泥越细，细颗粒越多，水泥水化速度越快，越有利于强度的发展。然而，从混凝土角度来看，越细的水泥需水量越大，外加剂适应性差，水化热大，开裂的可能性加大。研究表明：水泥中3~30μm的颗粒对水泥强度增长起主要作用，大于60μm的颗粒对强度不起作用，但能起到稳定体积的作用，但熟料的强度潜力未得到有效发挥；对于小于10μm的颗粒主要对早强起作用，且需水量大，而小于3μm的可能仅对早强起作用，需水量更大[2]。因此，片面追求过细的颗粒，不但带来粉磨电耗急剧增加，还会带来施工难度增加，施工质量无法保证。 1.3误区三：片面追求水泥强度，偏爱快凝 在水泥生产企业中普遍认为高强度等级的水泥一定会优于低强度等级的水泥；而早强型即R型水泥一定会优于普通水泥。为达到更高强度等级的水泥，一般水泥厂都会通过增加C3S含量、增加细度来满足要求，而实现快凝无非是要提高C3A的含量。两者都比较高的结果，容易增加混凝土裂缝的几率，这是因为水化热在水化初期就集中释放，使得混凝土内部应力增加，自然裂缝增加；同时，水泥与外加剂（减水剂）适应性差，同样配合比情况下，外加剂用量增加，熟料中四种矿物对减水剂吸附量由大到小的顺序为：C3A>C4AF>C3S>C2S，尤其C3A的吸附量远大于其他三种熟料矿物。这是因为减水剂主要吸附在水化产物上，吸附量与其水化产物的数量和表面性质有关，凡水化快、水化产物比表面积大的熟料矿物，吸附量就大，从而使溶液中的减水剂大大减少，需求量增多。 表3为宁夏某公司生产的P·O42.5R、P·O42.5水泥与混凝土外加剂的对比试验情况。 从表3可以看出，在相同配比情况下，P·O42.5水泥比P·O42.5R少用1kg外加剂，且坍落度、扩展度均大于P·O42.5R水泥。这就与不同水泥品种的C3A含量多少有关系，C3A含量提高1%，外加剂掺量也增加了1kg，而对后期强度基本没有影响。 表4为宁夏某公司生产的P·O42.5R、P·O42.5水泥与混凝土用水量的对比试验情况。 从表4可以看出，在水泥、外加剂等原材料相同用量的情况下，不同水泥品种带来了用水量的变化，P·O42.5比P·O42.5R少用7kg水，且混凝土坍落度、扩展度大于P·O42.5R水泥的，而混凝土后期强度要略高于用R型水泥的。 在施工现场或者商品混凝土企业，对于使用R型水泥的应对措施是：增加不产生或产生较低水化热的矿物掺量（如矿粉或粉煤灰）来减少水化热，在大体积施工现场甚至还加冰降温；同时，为了降低胶凝材料的水化速度，还会使用缓凝剂。 事实上，此类情况会带来水泥生产企业和商品混凝土企业成本的增加，施工难度也会增加。水泥生产企业为提高C3S的含量，必然会提高煅烧温度以使C3S在烧成带迅速生成[3]，这样会带来水泥生产企业煤耗的增加；商品混凝土企业增加缓凝剂和矿粉掺量、添加冰块降温的措施无疑会增加其成本。 笔者认为，水泥生产企业的上述观念受现场搅拌混凝土时期的影响有关，因为在现场搅拌不充分、计量不精确、控制不严格的条件下，R型水泥能够在一定程度上弥补以上缺陷，但是在预拌混凝土的条件下，精确计量、充分搅拌使得R型水泥快速水化、集中放热，原来的优势变成了劣势。笔者认为，R型水泥除了可以使混凝土早强、早拆模（或者冬季施工）外，对混凝土的其它性能不会有明显好处。相反由于其3d强度高，水化热和收缩集中，可能会对混凝土裂缝产生带来很不利的影响。 1.4误区四：水泥助磨剂添加与商品混凝土企业无关 为提高水泥台时产量，很多水泥生产企业都倾向于使用助磨剂来提产降耗，助磨剂的添加带来了水泥品质的变化，也导致了混凝土性能的波动，尤其是工作性能的改变增加了商品混凝土企业的成本。 有研究表明：在粉磨过程中掺入助磨剂组分制备的水泥与减水剂适应性不良的原因有关。助磨剂的加入，隔断了C3A与石膏的有效接触，增大了水泥单矿物的反应活性，尤其是C3A的反应活性，从而使C3A与石膏不能实现最佳匹配[4]。 2解决办法 2.1控制水泥温度 出厂水泥并非越热越好，温度越高，会造成很多问题，水泥生产企业应严格控制水泥温度，一般要求应小于65℃。控制措施有：①提高篦冷机冷却效率，降低熟料的入库温度；②应加强磨内通风或磨体淋水，尽快散发研磨过程中产生的热量，降低出磨温度；③改变研磨体的品种，如陶瓷球，降低研磨过程中产生的热量，降低出磨温度；④延长在库内储存时间，一般在1d左右，从而降低出厂水泥的温度。 2.2合理调整水泥颗粒级配 目前，很多水泥生产企业出现了两个倾向，第一是对提高水泥细度的比表面积指标过于看重，由早期的控制指标300~350m2/kg，提高到了350~380m2/kg，有的甚至达到了400m2/kg以上；第二是对颗粒级配的指标并不在意，有的甚至连筛余指标都不做。为避免水泥过细带来的弊端，降低水泥电耗，应合理控制水泥颗粒级配并降低水泥比表面积。有学者认为由于混凝土骨料最小颗粒是75μm，而水泥中大于60μm的颗粒极少，所以应适当加大60μm颗粒数量，以使水泥颗粒级配从窄颗粒级配变为宽颗粒级配，避免造成混凝土内60~75μm区段内颗粒短缺，以增加混凝土的密实度、减少混凝土的早期收缩。 2.3改变惯性思维，合理调整熟料率值 对于使用客户来说，水泥强度是重要控制指标，但他们对于水泥品质的稳定性更为看重。也就是说，混凝土公司更加关注水泥品质波动，而对水泥强度不过分敏感；在要求稳定产品质量的同时，大部分商品混凝土公司更青睐水泥熟料中C3A、C3S含量适中的水泥。因为水泥熟料中的C3A含量多，将加快水化速度，对减水剂吸附量大，带来混凝土标准稠度用水量急剧上升，不利于混凝土质量控制。有的学者经过试验，提出应将熟料C3A含量降低到6%左右[2]，笔者认为，水泥企业应根据自身水泥矿物构成，探索合理的熟料率值，不能盲目追求生产R型水泥。 2.4助磨剂与外加剂的相互作用 由于在粉磨过程中掺入助磨剂组分的水泥存在与减水剂适应性不良的现象，水泥公司和商品混凝土公司应高度关注在施工过程中的使用情况，积极调整助磨剂或减水剂品种，提高水泥对外加剂的适应性，以降低商品混凝土企业的成本。 3结语 本文列举了水泥行业从业者存在的四个认识误区，并提出了相应的解决办法。希望水泥生产企业抛弃惯性思维，关注产品在下游使用环节的应用情况，与混凝土企业品管人员积极沟通，以达到双赢的目的。 参考文献： [1]周群,周堂贵.高性能混凝土对水泥品质特征的要求，从混凝土角度谈水泥生产[M].北京:化学工业出版社,2007. [2]包先诚,冯云,赵云中.关于预拌混凝土所用水泥的看法[M].北京:化学工业出版社,2007. [3]宋少民,王林.混凝土学[M].武汉:武汉理工大学出版社,2013. [4]兰明章,王建成,崔素萍,等.助磨剂组分与水泥超塑化剂适应性的初步探讨,从混凝土角度谈水泥生产[M].北京:化学工业出版社,2007. |
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