降低水泥标准稠度需水量的几点措施.docx

素进行分析，并从水泥颗粒粒径分布、熟料质量、水泥粉磨工艺参数的调整、改变混合材品质等几方面试验， 从中找出降低水泥标准稠度需水量的方法。使原水泥标 准稠度需水量由35%降低为30%。达到了优质水泥的质 量标准。关键词： 需水量 颗粒分布 优化 降低降低水泥标准稠度需水量的几点措施张茕莺（自贡鸿福水泥有限公司，自贡 643000）中图分类号：TQ172.71文献标识码：B文章编号：1007-6344（2011）04-0032-06如果施工单位说，贵厂水泥的标准稠度需 水量太高，要求退货。 您该怎么办？张茕莺： 女，工程师。曾发表x射线荧光分析仪对不同矿点石灰石的测定、浅谈游离氧化钙的快速测定、水泥组分测定中容易引起误差的几个因素等文章。 工作及研究方向：水泥质量管理和水泥品质性能研究（含水泥在混凝土应用的售后服务）工作。322011.4Quality0 前言用水量。按此论述，第三部分的用水量主要决定于水泥颗粒空隙和水泥颗粒比表面积的大小，以及水膜厚度的 大小。2009年5月，我公司接到部分用户质量反馈，反映我公司水泥适用性不好。其主要问题是在使用过程中出现 以下现象：（1）水泥调制净浆时加水即刻硬化，无法施 工；（2）水泥调制净浆时加水不停冒水泡，且伴随大量 放热，给施工带来很大困难；（3）水泥制成混凝土几天 后混凝土表面出现干缩裂缝，浇水到混凝土表面即刻渗 透下去。根据这些质量反馈，结合出厂水泥检验数据，发 现近期的出厂水泥的标准稠度需水量高达35%，出磨 水泥温度也较高。正常情况下复合硅酸盐水泥（掺火 山灰或粉煤灰）的标准稠度需水量在26%32%之间。 GB175-2007通用硅酸盐水泥中对标准稠度需水量这 一指标并未作为技术指标要求，只是要求复合硅酸盐水 泥强度试验时胶砂流动度须大于180mm，对于净浆水泥 标准稠度的指标并未作要求。近几年来，水泥技术发展 较快，大多数水泥厂不同标号和不同品种的水泥，其熟 料甚至水泥细度基本是一致的，只是在混合材的品种和 掺量上有所区别1。水泥市场的竞争其实就是质量上的 竞争，若水泥生产厂仅仅满足于按国标生产水泥，是远 远不够的。所以，在标准稠度需水量过高，用户提出质 量异议的情况下，我公司立刻从水泥配料、粉磨工艺、 混合材品种等方面进行了分析、研究，并加以解决。2水泥标准稠度需水量偏高的几个因素分析2.1熟料的影响熟料中四种主要矿物的标准稠度用水量由大到小的顺序是：C3A、C4AF、C3S、C2S。由此可知：熟料中硅酸盐矿物总量越高，标准稠度用水量越低；熟料中C3A含 量越高，标准稠度用水量越高。熟料烧失量、游离钙的升高也表明了熟料的烧结不 是很理想，熟料煅烧不完全，而且碳的不完全燃烧也能 导致烧失量偏高，碳的吸水性也使熟料的标准稠度用水 量升高。熟料烧成质量的影响3：散粒黄心的轻烧料由 于烧失量高，生烧料中仍有部分碳，碳对水的吸附作用 显著，造成熟料标准稠度用水量增大；轻烧料中的fCaO 高，这种fCaO是轻烧的，与水的反应速度快，造成熟料 的标准稠度用水量明显增大。我公司近期熟料矿物组成和标准稠度需水量见表1。表1 熟料矿物组成和标准稠度需水量%从表1中看出，熟料C3A高达9.41%，相对应的熟料需水量也达到25.4%。从熟料外观观察也有由于煅烧不完 全的散粒黄心料和生烧料。2.2 粉煤灰作混合材的影响粉煤灰的需水量可以定义为粉煤灰和水的混合物达 到某一流动度的情况下所需的水量。影响粉煤灰需水量 的主要因素为粉煤灰细度、颗粒形貌、颗粒级配，此外 还与粉煤灰的密度、烧失量高低有很大关系。不同粉煤 灰的需水量差别较大，优质粉煤灰的颗粒形状多为表面 光滑的球状颗粒、烧失量较低。但不同的电厂生产的粉 煤灰其需水量会有较大差异，若粉煤灰颗粒形状为不规 则菱形则其需水量就较大；烧失量高的粉煤灰也是导致 需水量偏高的重要影响因素。我公司复合硅酸盐水泥所用混合材为粉煤灰和石灰 石，所用粉煤灰为鸿鹤公司热电分厂所生产，该粉煤灰 的化学分析数据见表2。1 水泥标准稠度需水量的含义2水泥净浆在某一用水量和特定测试方法下达到的稠 度，称为水泥的标准稠度。这一用水量即称为水泥的标 准稠度用水量，它是水泥净浆需水性的一种反应，用100g水泥需用水的毫升数（%）表示。根据文献，水泥标准稠度需水量由以下三部分组 成：（1）在诱导期开始前被新生成的水化物结合的结晶 水（不足10%）；（2）湿润新生成水化物表面和填充其空隙的水；（3）填充原始水泥颗粒间的空隙和在水泥颗粒表面 形成足够厚的水膜，从而使水泥浆体达到标准稠度的用 水量。前两部分的用水量较小，最大用水量是第部分的表2 鸿鹤公司热电分厂粉煤灰化学分析数据%从表2和图1可以看出，鸿鹤公司热电分厂粉煤灰烧失量为8.81%，颗粒形貌大部分为菱角、片状、不规则 粒状等，几乎无圆形小球状的颗粒，此类粉煤灰需水性较高，作为混合材掺入水泥中，也是引起水泥标准稠度需水量偏高的主要原因之一。2.3 出磨水泥温度的影响2011.4 SICHUAN CEMENT 33LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2OMad8.8147.723.5110.92.350.750.691.030.26C3SC2SC3AC4AF标准稠度需水量42.4933.089.4110.3525.4质量332m颗粒总量不能低于65%，3m的细颗粒不要超过10%，65m的颗粒最好为零，1m的颗粒最 好没有。因为332m颗粒对强度增长起主要作用，特 别是1624m的颗粒对水泥性能尤为重要，含量越多越 好；3m的细颗粒容易结团，1m的小颗粒在加水 搅拌中很快就水化，对混凝土强度作用很小，且影响水 泥与外加剂的适应性，易影响水泥性能而导致混凝土开 裂，严重影响混凝土的耐久性；65m的颗粒水化很 慢，对28d强度贡献很小，但起稳定体积的作用4。文献5指出:水泥磨得越细，即特征粒径X值越小，用 水量越大；在相同特征粒径X值条件下，n值越大，即颗 粒分布越窄，用水量越大。宽颗粒分布的水泥，因为干 粉堆积密度较大，颗粒空隙体积小，所以用水量少。另 外，高强度等级水泥用水量也偏高。相同比表面积同品 种水泥，颗粒分布越窄，其堆积空隙率越大，标准稠度 用水量越大。图1 鸿鹤公司热电分厂粉煤灰颗粒形貌显微镜照片出磨水泥的温度过高，会造成石膏部分脱水（二水 石膏在超过135时将失去结晶水，变为半水石膏），造 成水泥假凝和需水量偏高。出厂水泥温度较高，用户在 制作混凝土时产生大量的水化热，严重干扰了混凝土性 能。2.4 粉磨工艺和水泥颗粒分布的影响2.4.1 粉磨工艺对水泥标准稠度需水量的影响不同的粉磨工艺粉磨的水泥颗粒形状和颗粒分布有 所区别，标准稠度需水量也有所区别。从水泥颗粒分布 来说，开路磨出磨水泥颗粒粒径分布较宽,堆积密度较 大，水泥的标准稠度需水量相对较小；闭路磨出磨水泥 颗粒粒径分布较窄，堆积密度较小，水泥的标准稠度需 水量相对较大。从颗粒形貌来说，球形颗粒具有较小的 标准稠度需水量，而具有棱角、片状等不规则形貌的颗 粒水泥具有较高的标准稠度需水量。我公司的水泥粉磨系统为3.813m圈流磨配 O-Sepa选粉机。球磨机的钢球级配的合理性、选粉机 的选粉效率、磨机转速、磨内风速等工艺参数都非常重 要，这些参数直接决定着磨机能力和生产出的成品是否 符合最佳颗粒分布。1008060402000.0 10 .1110100 1000 10000Particle diameter/um图3 D359编号出厂水泥颗粒分布表3 D359编号出厂水泥颗粒级配检测数据注：均匀性系数n=1.048 ，特征粒径d=16.5mD359编号出厂水泥的标准稠度需水量为35%，用这 一水泥做颗粒级配试验。由图3和表3可以看出，3m以 下的颗粒为15.5%；10m以下的颗粒为42.7%；45m以 下的颗粒为97%；332m的颗粒总量为68%；特征粒径 为16.5m。从数据可以看出，颗粒分布中虽然332m 的总量大于65%，对水泥强度增长较为有利，但1m 和3m的颗粒数量均偏多，特征粒径只有16.5m，水 泥的粒度分布较窄。如果要改善需水量偏高的现象，需 要降低3m以下的水泥颗粒含量和适当增加65m左右 的水泥颗粒，同时使水泥特征粒径有所增加。图2 我公司D359的水泥颗粒形貌显微镜照片图2为用我公司编号D359出厂水泥做的颗粒形貌， 从图片中可以看出，该水泥的颗粒形貌为不规则大小棱 角、片状、犹如破碎堆积的石灰石，球形的颗粒极其少 量，因此该水泥的需水量较高。其出厂水泥颗粒分布曲 线见图。2.4.2 颗粒分布对水泥标准稠度用水量的影响目前比较公认的水泥最佳性能的颗粒级配为： 342011.4粒径/m13103245筛余/%5.615.542.783.597Quality3 解决水泥标准稠度需水量大的几个措施欲降低熟料C3A含量，还应从原料质量和生料配比上作调整。我公司生料采用石灰石、砂岩、铁粉、粉煤灰 四组分配料，各原料化学分析见表4。3.1 降低熟料C3A含量表4 原材料化学分析%从表4看出，石灰石的Al2O3含量为1.60%，粉煤灰的Al2O3含量也为23.51%。降低石灰石Al2O3含量是降低生 料中Al2O3含量的主要措施，因此严格控制进厂石灰石的 Al2O3含量和适当控制其它原料Al2O3含量。同时将四组分 配料改为石灰石、砂岩、铁粉三组分配料，对生料率值 作相应调整。改进后的原材料化学分析和调整前后的生 料率值对比分别见表5和表6。在控制原料质量和调整生 料配比后，熟料C3A含量明显降低，从以前的9.41%降 低至8.12%，熟料的标准稠度需水量也由原来的25.4%降到了23.1%，见表7。3.2 改善混合材的品质3.2.1 不同粉煤灰的需水量试验因不同粉煤灰的需水量差别比较大，为改善粉煤灰 品质，外购川南电厂的粉煤灰用于需水量试验。表8和图4为川南电厂粉煤灰的分析数据和颗粒形貌，该粉煤灰的 烧失量为2.85%，颗粒形貌为有很多圆形小球在其中， 且表面较为光滑。用川南电厂的粉煤灰和鸿鹤公司热电 分厂粉煤灰为混合材分别试验，试验数据见表9。表5 改进后原材料化学分析%表6 调整前后生料化学成分和率值对比表7 调整后熟料矿物组成和标准稠度需水量数据%表8 川南电厂粉煤灰分析数据%表9 川南电厂粉煤灰和鸿鹤公司热电分厂粉煤灰试验表9中，川南电厂粉煤灰掺量从25%到35%，水泥比表面积从325m2/kg升至398m2/kg，水泥标准稠度需水量从26.0%增加到27.3%；鸿鹤公司热电分厂粉煤灰掺量从25%到35%，水泥比表面积从312m2/kg升至390m2/kg，水2011.4 SICHUAN CEMENT 35编号熟料/%粉煤灰/%石灰石/%石膏/%比表面积/（m2/kg）标准稠度用水量/%初凝/min终凝/minC095531224.873128C167253532526.0142200C262303535026.6161225C357353539827.3172241C467253531231.0255313C562303536432.2297372C657353539034.0293355注：C0为熟料；C1、C2、C3所用粉煤灰为川南电厂灰；C4、C5、C6所用粉煤灰为鸿鹤公司热电分厂粉煤灰。LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2OMad2.8551.0922.3115.384.221.090.620.810.06C3SC2SC3AC4AF标准稠度需水量46.4028.138.1211.6623.1时间化学成分/%率值LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOKHn调整前35.9112.783.032.0743.510.921.0562.511.46调整后36.0213.002.532.1644.300.791.0822.771.17名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3石灰石40.744.711.110.4150.580.79砂岩2.2486.466.661.710.231.11铁粉0.0121.4818.7151.671.290.674.41名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3石灰石40.375.301.600.6749.980.83砂岩2.5585.967.791.590.310.74铁粉5.2423.6515.6644.613.222.204.01粉煤灰8.8147.723.5110.92.350.750.69质量泥标准稠度需水量从31.0%增加到35%。两种粉煤灰在掺量一致的条件下，比表面积的变化基本一致，但需水量 的变化就有很大区别了。川南电厂的粉煤灰在掺量递增 的情况下，需水量变化不大；而鸿鹤公司热电厂粉煤灰 在同是25%掺量条件下，需水量就比川南电厂的高5个百 分点，随后需水量又随着粉煤灰掺量的递增而上升。3.2.2 掺加煤渣和粉煤灰作混合材的试验取改善后标准稠度需水量只有23.6%的熟料，外掺热 电分厂煤渣和热电分厂粉煤灰作试验，见表10和表11。图4 川南电厂粉煤灰颗粒形貌显微镜照片表10 鸿鹤公司热电分厂煤渣化学分析数据%表11 外掺煤渣和热电粉煤灰试验因我公司与鸿鹤公司热电分厂同为一个集团公司下的不同分厂，热电分厂的粉煤灰作为工业废渣是我公司 必须消化的。通过试验可以看出，掺热电分厂粉煤灰和 石灰石时，水泥标准稠度需水量较高，水泥的适用性较 差。但是若在掺热电分厂的粉煤灰同时掺入煤渣时，需 水量明显下降到30.2%。3.3 降低出磨水泥温度（1）稳定入磨物料温度。我公司熟料下料口为13 个，熟料下料时实时监控入磨物料的温度，若入磨熟料 温度超过100时，及时对下料口进行调整，保证入磨熟 料温度不超过100。（2）保持磨机内的通风良好。做水泥磨筛余曲 线，从曲线上看出水泥磨隔仓板前后数据悬殊太大，进 磨检查发现隔仓板篦缝被碎小球堵塞多处，对水泥磨隔 仓板进行了清理，磨机内良好的通风使出磨水泥温度降 到了100以下。3.4 调整工艺参数及钢球级配3.4.1 固定磨内通风和选粉机各工艺参数调整磨机出口气体压力为1400（-Pa），选粉机一次 风阀门开度由2%调整至20%，二次风阀门开度由20%调整至50%，选粉机转速也由49%调整至60%。3.4.2 调整水泥磨机内钢球级配作水泥磨筛余曲线后分析，隔仓板被碎小球堵塞， 或被钢球段冲刷变性，且二仓小钢球装载量过大。将 水泥磨隔仓板前后清理后，将二仓20小钢球去掉一部 分，该仓钢球由原来的108.18吨减为99.22吨。4 结论通过采取上述一系列的措施后，水泥标准稠度需水量得到了较大改善。水泥磨生产情况见表12。同时做 C189编号水泥的颗粒级配分析见图5和表13。1008060402000.010.111010 01000Particle S ize/um图5 改善后水泥的颗粒级配图表12 调整工艺参数和改善磨机工况后需水量试验362011.4样品编号熟料/%粉煤灰/%煤渣/%石膏/%比表面积/（m2/kg）标准稠度需水量/%磨机出口温度/选粉机出口温度/C189552020533830.09692C190552020533230.09691C191552020535030.09584编号熟料/%粉煤灰/%煤渣/%石膏/%比表面积/(m2/kg)标准稠度用水量/%初凝/min终凝/minA095535023.670131A1553010534831.5262338A255