粉磨细度对水泥与外加剂相容性的影响
水泥 陕西秦岭水泥（集团）股份有限公司 肖军仓 卜建军 2014-03-20
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摘要：在化验室小磨上磨制的不同比表面积的水泥中，掺入不同掺量的萘系高效减水剂和氨基系高效减水剂，测定各试样的水泥净浆流动度，研究粉磨细度对水泥与外加剂相容性的影响。结果表明：当水泥比表面积小于400㎡/kg，随比表面积增加，初始流动度及30min、60min经时流动度逐渐降低，水泥与高效减水剂适应性变差，但变化不是十分显著，可以通过增大高效减水剂掺量进行改善；当比表面积大于400㎡/kg，随比表面积增加，初始流动度及30min、60min经时流动度均十分明显降低，水泥与高效减水剂适应性很差。因此，提出不宜通过过分粉磨来生产高等级水泥。
关键词：水泥；粉磨细度；外加刺；相容性
水泥新标准实施后，部分施工部门感到不适应，感到水泥与外加剂相容性不好，多数人认为是水泥磨制过细造成的。为了探索粉磨细度对水泥与外加剂相容性的影响，寻找适宜的细度控制范围，进行了本次试验。
1 试验材料及方法
1.1 试验材料
熟料化学全分析见表1，石膏化学全分析见表2。
外加剂：A、B为萘系高效减水剂(粉剂)，颜色为淡黄色；C、D为氨基高效减水剂(液态)，C固含量为29.2%，D固含量为32.3%。
1.2 试验方法
采用5OommX5OOmm化验室小磨磨制，熟料用5kg，外掺二水石膏(以SO3，计为2.0%)，通过控制不同的粉磨时间，磨制出不同比表面积的水泥。各水泥物理性能见表3。
参照GB 50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》附录A，进行不同外加剂掺量的水泥净浆流动度试验。当水泥净浆初始流动度大，流动度经时损失小时，则该水泥同外加剂的相容性好。
2 试验结果与讨论
2.1 初始流动度
掺入不同减水剂的各水泥样品的净浆初始流动度测试结果见图1。可以看出，水泥比表面积从300㎡/kg增加到400㎡/kg，对于萘系高效减水剂(A、B)，掺量超过1.0%时，净浆初始流动度变化并不明显，掺量在0.75%以下时，随着比表面积增加水泥净浆初始流动度明显降低；对于氨基系高效减水剂(C、D)，掺量超过1.5%时，水泥净浆初始流动度变化并不明显，掺量小于1.2%时，随着比表面积增加，水泥净浆初始流动度明显降低。水泥比表面积从400㎡/kg增加到447㎡/kg，萘系、氨基系高效减水剂各个掺量的净浆初始流动度都下降明显。
2.2 30min经时流动度
掺入不同减水剂的各水泥样品的净浆30min经时流动度见图2。可以看出，对于萘系高效减水剂(A、B)，在掺量为0.5%时，各个比表面积的水泥净浆30min经时流动度均低于lOOmm，失去了流动性能，说明外加剂掺量偏低。掺量为0.75%时，净浆30min经时流动度随着水泥比表面积增加基本呈现线性降低。掺量超过1.0%时，当比表面积小于400㎡/kg，净浆30min经时流动度随水泥比表面积增加略有降低；当比表面积大于400㎡/kg，净浆30min经时流动度明显降低。
[Page]对于氨基系高效减水剂(C、D)，掺量低于1.2%时，随比表面积增加，水泥净浆30min经时流动度逐渐降低，接近线性规律。掺量超过1.5%时，当水泥比表面积小于400㎡/kg，净浆30min经时流动度随比表面积变化不明显；比表面积大于400㎡/kg后，随比表面积增加，净浆30min经时流动度明显降低。
2.3 60min经时流动度
掺入不同减水剂的各水泥样品的净浆60min经时流动度见图3。可以看出，对于萘系高效减水剂(A、B)，在掺量为0.5%时，各个比表面积的水泥净浆60min后都失去塑性。掺量在0.75%时，随着比表面积增加，流动度线性降低，当水泥比表面积大于350㎡/kg后，60min经时流动度小于150mm，流动性很差。掺量大于1.0%，当比表面积小于400㎡/kg时，60min经时流动度随比表面积增加略有降低，当比表面积大于400㎡/kg后，60min经时流动度明显下降。
对于氨基系高效减水剂(C、D)，掺量为1.0%时，当比表面积大于350㎡/kg，水泥净浆60min经时流动度都小于100mm，失去流动性。掺量为1.2%时，随水泥比表面积增加，水泥净浆60min经时流动度逐渐降低，接近线性规律，水泥比表面积大于350㎡/kg后，60min经时流动性小于150mm，流动性较差。当掺量大于1.5%，比表面积小于400㎡/kg时，净浆60min经时流动度随水泥比表面积增加略有降低；当水泥比表面积大于400㎡/kg，则显著降低。
3 结论
1)当水泥比表面积小于400㎡/kg，随比表面积增加，水泥净浆初始流动度及30min、60min经时流动度逐渐降低，水泥与高效减水剂适应性变差，但变化不是十分显著，可以通过增大高效减水剂掺量进行改善。当比表面积大于400㎡/kg后，随比表面积增加，初始流动度及30min、60min经时流动度降低均十分明显，水泥与外加剂的相容性变差。
2)如果以初始流动度≥225mm、60min经时流动保持200mm作为评判水泥与外加剂相容性好的依据，当水泥比表面积为400m㎡/kg，氨基系高效减水剂掺到1.5%，相容性较好；水泥比表面积为447m2/kg，氨基高效减水剂掺到1.7%，相容性基本可以。氨基高效减水剂以3500元/t计，减水剂掺量增加0.2% ，则施工中每吨水泥使用的外加剂成本增加7元左右。将水泥比表面积从400㎡/kg提高到447㎡/kg，根据我厂经验每吨水泥的电耗增加6元左右，研磨体消耗增加0.35元，而水泥28d抗压强度仅增加2.7MPa。
3)生产高等级水泥特别是52.5级，不宜依靠过分粉磨，应选用优质熟料、混合材，通过合理颗粒级配来提高强度，否则不仅粉磨电耗、研磨体消耗增大，还会使水泥与外加剂相容性变差，得不偿失。
4)本次试验使用的外加剂品种是省内市场通用的高效减水剂。由于时间关系，只选用了4个厂家2个系列4种不同的外加剂，进行试验得出以上结论，并不排除性能更优异的外加剂适应磨得更细水泥的可能。本次试验数据可作为水泥企业控制出厂水泥质量的参考，通过对水泥细度进行控制，调节水泥与外加剂的相容性，提高水泥的应用性能。
5)本文仅对掺外加剂的水泥净浆流动性能进行了试验，水泥与外加剂相容性的混凝土试验研究工作将在今后进行。
参考文献：
[1]王福川.土木工程材料[M].北京：中国建材工业出版社，2001.
[2]何廷树.混凝土外加剂[M].西安：陕西科技出版社，2003.
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