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一、水泥改性的新思路

    目前,尽管通用水泥及其混凝土的力学性能基本上可以满足社会需求,但是对有些新发展的行业或原有行业的新要求,现有水泥混凝土的性能还不够令人满意(如对核电站排放的废液的固化处理、对开发大西北及部分西南地区的盐碱地建筑工程如何抗盐腐蚀等问题)。此外,水泥混凝土的施工性能和混凝土强度等级设计,因工程不同,对水泥的性能也提出了许多不同的要求。所以,水泥企业为了满足市场的需求,不得不对自己生产的水泥的性能进行必要的调整。这种适应性的改变,如果从水泥熟料的矿物组成、混合材料的品种及其掺加量、水泥产品粉磨细度等方面去解决,不仅涉及面广、战线拉得太长,而且生产成本必然增加较多。对于这个有些棘手的问题,如果采用掺入不同特点的多功能复合助磨剂的方法来解决,那问题就变得简单多了,既经济节省,又方便快捷。

    复合型水泥助磨剂不仅对水泥生产过程中的优质、节能、高产、改善产品性能等方面具有积极作用,而且掺入这种助磨剂的水泥产品,除符合国家标准中对水泥质量的各项品质指标要求外,还与混凝土外加剂具有良好的适应性,有利于改善水泥的使用性能,尤其可提高水泥混凝土制品的耐久性和耐腐蚀性,其体积更稳定、水化热更低、施工性能更好。

    生产通用硅酸盐水泥熟料,原料混合物必须在高温下煅烧才能使其化学反应得以进行,而利用简单的化学方法来处理以工业废渣为主、含铝硅酸盐的物料,就可以得到生产水泥所需要的活性混合材料。这种活性混合材料在生产时不必开采天然资源,也不需经高温煅烧,过程简单,是一种节省能耗、节省资源、以工业废弃物为再生资源、基本不排放对环境有污染物质的清洁型胶凝材料。它符合科学发展观的基本要求,值得深入研究并逐步推广。

    利用复合型助磨剂中的化学激发组分,激活工业废渣及混合材料中的潜在水硬性,不仅可以最大限度发挥外界工艺因素对通用硅酸盐水泥改性的有利作用,确保混凝土制品符合质量要求,而且还可以给水泥生产企业带来更多的经济效益和社会效益。

    二、使用多功能复合助磨剂改善水泥性能

    混凝土在其环境和介质的长期作用下,强度、形体和内部结构等都会发生某些变化,但还不至于使其开裂、变形和损坏,这样的混凝土就被认为是具有耐久性。混凝土除要求具有一定的强度安全承受载荷外,还应具有耐久性,如抗渗、抗冻、耐磨、耐热、耐风化等。混凝土耐久性是一个综合性的技术指标,根据其使用条件及所处环境作出分析并找到解决的办法,是保证建筑工程质量百年大计的重要环节。

    1.掺普通助磨剂的水泥所具有的缺陷

    (1)后期强度下降或增进率低

    普通水泥助磨剂中含盐和碱,能够激发水泥的早期强度,但对水泥的后期强度帮助不大,甚至使28天以后的强度下降或增进率低,以致影响工程质量。水泥中含碱的外加剂及环境中提供的碱(Na2O、K2O)含量较多,集料中含有碱活性组分,是造成碱-集料反应的必要条件。

    (2)钢筋锈蚀

    氯离子是导致混凝土钢筋锈蚀的重要因素。氯离子一般来自助磨剂、防冻剂、早强剂CaCl2以及海水或含氯离子的集料。

    (3)急凝、缓凝

    急凝主要是由于水泥熟料中C3A含量高,水泥中石膏掺加量不足,或以溶解速度较慢的硬石膏代替溶解速度较快的二水石膏,或与减水剂不相容而引起的。此外,当熟料或水泥中的碱含量过高或游离钙过高、水泥过细时都应适当加大石膏的掺量,以有效防止混凝土急凝。

    (4)起砂与脱皮

    在水泥生产中,使用以碱或盐为主要成分的带激发性质的普通助磨剂,会降低水泥中的熟料成分。在水泥水化时,其液相中Ca(OH)2的浓度比硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥低,其配制的混凝土和砂浆表面层的Ca(OH)2浓度甚至低到在碱性激发作用后,还不能使表面硬化。而混凝土制品内部硬化后,会引起构件表面起砂,严重时还会导致表面脱皮。因此,使用优质的多功能复合助磨剂非常必要,它会为以上问题的解决提供帮助。

2.复合型助磨剂对水泥性能的影响

    助磨剂对物料的化学反应有影响,能改变产品的颗粒形状、尺寸和颗粒组成,再加上其本身的存在,必然会对水泥产品性能产生影响。而不同类型、不同品牌的多功能复合助磨剂对水泥产品性能的影响不一,使用中应特别注意。

    (1)掺助磨剂(以下均指多功能复合助磨剂)后,产品平均粒径明显变化小,细粒含量明显增加;颗粒形状变化小,圆形度增加。

    在添加助磨剂(三乙醇胺)的情况下,促进了β-C2S的无定形化。熟料中的C3S在掺加助磨剂粉磨10小时后,与未掺加助磨剂的熟料相比,晶粒尺寸和晶格形变分别由77.9nm、0.440降为47.6nm、0.2939,这说明助磨剂对提高颗粒的易磨性和变形能具有重要作用。

    (2)助磨剂对水泥产品性能的影响体现在混凝土及其制品中,主要表现在蠕变、凝结时间和强度等方面。

    二醇类和醇胺类助磨剂可增加水泥浆的标准稠度需水量。水泥浆稠度的大小随助磨剂本身的性质不同而变化。

    助磨剂对水泥凝结时间的影响是不同的,有的延长,有的不变,也有的缩短。二醇类和醇胺类助磨剂使水泥凝结时间基本保持不变或缩短。当水泥中含有0.01%~0.02%的木质素化合物时,凝结时间稍有缩短。

    (3)助磨剂对水泥强度的影响与助磨剂和多数粉磨物料的性质有关。

    二醇类、醇胺类和胺盐类助磨剂使水泥早期强度增高或保持不变,地沥青精浓缩物改善早期强度。向日葵油皂使水泥3天强度降低,但7天强度得到恢复,而甘油也同样使水泥3天强度降低。

    (4)助磨剂对水泥性能的其他影响。

    近期推出的各种复合型助磨剂,为了适应水泥新标准要求,可显著提高水泥各龄期强度。除此之外,助磨剂还会产生一些其他影响。如助磨剂对水泥浆的早期收缩有轻微影响,有的也可能影响水化初期的水化程度,二甘醇可使水化热增大等。

    助磨剂能对孔隙体积和表面的分布有重要影响,还能影响硅钙石凝胶的成分和表面积。一些助磨剂有不同程度的起泡和引气作用,有助于改善水泥搅拌,方便湿润。

    二甘醇能增大低水灰比混凝土的早期至28天强度,稍微增加裹入空气量;多缩二乙醇胺能改善混凝土的和易性和抗渗性,提高钢筋的黏结力。

    (5)多功能复合助磨剂是一个系列产品,要根据水泥应用的实际需要,选择具有不同复合功能的助磨剂产品。

    使用助磨剂的目的主要是改善和稳定粉磨工艺、实施高细磨和超细磨、满足水泥新标准要求、增加磨机产量、改善水泥性能、节省电耗等等,从而使水泥企业获得综合经济效益。因此,为了提高我国水泥的实际产量,加强熟料的充分利用,保证微细粉的有效生产,提高混合材掺加量,从增产、节电、节省综合能源的角度出发,应当大力推广和积极采用优质的多功能复合助磨剂。

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