引言

在水泥市場疲軟環境下產品的競爭力無非就是價格和質量，重點工程和商混站等在市場飽和中占據主導權，其中尤為突出的水泥與外加劑適應性，要求水泥企業不斷改善和提高水泥與外加劑適應性，降低外加劑摻量，從而控制生產成本。水泥企業必須主動改變、轉換角色，站在混凝土生產成本角度，從水泥生產過程中實踐以改善水泥與外加劑適應性。相容性概念包括水泥對外加劑和外加劑對水泥，以及砂石骨料、混凝土配合比和環境因素等。實際生產中，商混站更傾向于某一兩家外加劑供應商，更看重水泥對外加劑的適應性是否廣泛，本文主要針對水泥對外加劑的適應性改善進行探討。

外加劑與水泥適應性是指化學外加劑在混凝土使用中表現出來的效果較好、效果不佳、或者根本沒有效果，甚至使用后出現工程事故，通常說這種效果較好的某種水泥對該外加劑適應性好。

當水泥、外加劑、水泥、砂石料、外摻料等混凝土原材料經檢驗均合格，依照理想的混凝土配合比，外加劑的摻量及混凝土的拌制方法無誤，若表現出以下情況，則說明水泥與外加劑的相容性不良：

（1）有減水效果的外加劑的實際減水率與用基準水泥的檢測值有很大差距，新拌制混凝土的初始塌落度不滿足設計要求。

（2）新拌制混凝土拌合物初始坍落度滿足設計要求，但坍落度損失現象嚴重，新拌制混凝土無法滿足施工生產的需求。

（3）新拌制混凝土初始坍落度滿足設計要求，坍損小，但又泌水、趴底、骨料包裹性不好等現象，嚴重時可能導致施工中出現堵泵等工程事故。

（4）在推薦摻量情況下，混凝土（或砂漿）卻出現急凝、假凝等不正常凝結現象。

業界對水泥與外加劑適應性有多種表述方法，目前對混凝土拌合物的流動性的影響，可以采用測定水泥凈漿流動性能的變化來實現，對水泥廠或混凝土施工單位而言，這是檢驗外加劑與水泥是否“適應”的直觀而又快速的一種測定方法。下面的分析、論述就是以這種方法測定的數據為依據的。

2.1 水泥熟料的礦物組成

水泥熟料的礦物組成對外加劑的影響很大，在大量關于C3S、C2S、C3A和C4AF對外加劑的吸附性和吸附量的研究表明，C3A對外加劑的吸附量遠高于其他礦物組成，吸附量順序為：C3A>C4AF>C3S>C2S。因為C3A水化速率快，對外加劑吸附吸附量大，C3A高的水泥標準稠度也高。有學者研究，當C3A上升1%，其標準稠度也上升1%，而混凝土也相應提高6-7kg/m3。

本地區不同水泥企業水泥熟料數據對比可以看出，C3A越高，標準稠度越高。

2.2 水泥細度和顆粒級配

為充分發揮水泥熟料強度潛能，降低水泥熟料耗比，控制水泥成本，水泥企業區于水泥越細，比表面積越高，水泥水化越快，特別是早期強度發揮快，加快施工進度。但混凝土技術人員則認為越細水泥需水量越大，與外加劑適應性越差，混凝土坍落度損失大，水化熱越大，開裂敏感性越大。

水泥顆粒粒徑小于3um部分水化反應速率快，需水量也高。實際生產中也反映出，細度越細、比表越高的水泥，標準稠度需水量越高，對同一外加劑，相同摻量情況下，凈漿初始流動度越小，且經時損失越大。

2.3 堿含量

水泥熟料中帶入的K2O、Na2O含量高會消耗石膏，加速鋁酸鹽的溶出，水泥顆粒對外加劑的吸附量增大，導致水泥發生快凝、結塊及需水量增大，同時堿能和活性骨料發生堿骨料反應，產生底部膨脹，引起構筑物開裂變形，甚至崩潰；水泥堿含量越高，外加劑對水泥的塑化效果就越差，水泥中堿含量增加，還會導致混凝土凝結時間縮短和坍落度損失增大等不利影響。原料中堿含量高，由于K₂O、Na₂O堿性比CaO強，煅燒時能取代CaO與C₃A、C₂S反應，產生KC23S12和NaC₈A₃，使熟料f-CaO增加。

水泥中的堿主要由硅鋁質原料引入，因此根據生產經驗，水泥企業一般控制硅鋁質原料堿含量小于4%，水泥熟料堿含量低于0.6%為宜，超過0.8%則水泥外加劑適應性明顯變差。

2.4 混合材種類

混合材摻入一方面可以降低熟料耗比，控制生產成本，同時利用其潛在活性，促使混凝土強度持續發揮。但混合材的種類繁多，其不同結構和組成，使水泥對外加劑的適應性差異很大。

活性混合材如粉煤灰、爐渣等越來越稀缺，更多水泥企業選擇煤矸石、燒矸石和建渣等作為混合材，但兩種對比，矸石雖然價格便宜，但水泥標準稠度需水量高，外加劑適應性差，因此不受混凝土技術人員的歡迎，究其原因為粉煤灰的顆粒大多為球形，自身分散性性能好，利于外加劑的分散；火山灰的比表面積大，燒失量越低，含碳量越高，對外加劑的吸附作用越強，不利于外加劑的良好分散，表現為該水泥對外加劑的適應性差。

從試驗數據可知，粉煤灰單摻效果明顯，凈漿流動度和經時損失滿足商混站要求，燒失量越低的混合材，對外加劑適應性影響越小。

2.5 粉磨工藝

水泥粉磨技術發展有球磨機為主的閉路磨和開路磨、輥壓機聯合粉磨、輥壓機終粉磨等技術，其中球磨機粉磨中開路磨水泥較閉路磨標準稠度偏低，對外加劑適應性較好，因開路磨水泥顆粒級配分布更廣，極小顆粒比例小，商混站也傾向于使用這類水泥；閉路磨經過選粉機篩選，顆粒分布相對集中，同地區、同規模水泥企業對比也能得以驗證。

目前大多數水泥企業選擇輥壓機、V型選粉機帶球磨機和O-Sepa選粉機的聯合粉磨系統，粉磨系統臺產高，電耗低，但普遍存在水泥標準稠度高的問題，其中之一原因是O-Sepa選粉機的選粉效率過低，造成磨機循環負荷過大，球料比低于設計預期，過粉磨現象嚴重，水泥標準稠度需水量必然上升。

2.6 水泥溫度和庫存時間

水泥溫度過高，可能造成：一是石膏脫水，石膏溶出速率降低；二是水化速率加快，增大外加劑摻量，不利于商品混凝土的拌制、運輸和泵送；三是水泥表面積高，容易團聚，在水泥庫內附壁、結團影響下料，夏季還易吸潮結塊。一般商混站要求水泥溫度不超過75℃，在庫內有一定的存放時間，但水泥企業當然希望水泥能夠能盡快出廠。

2.7 水泥質量穩定性

重點工程或商混站作為使用單位，一般會根據取樣水泥選定外加劑，因施工的連續性，不會要求外加劑頻繁調整配方，這要求水泥質量穩定性要高，否則無論是生產工藝還是混合材變化，都會反映到對該外加劑的適應性上來，混凝土技術人員均會判定為該水泥對外加劑適應性差。同行曾搜集比對不同公司的水泥質量穩定性對外加劑適應性的影響，也能很好驗證。

根據上文多項影響水泥對外加劑適應性的因素及原因，可以從生產控制方面采取如下措施，加以改善：

3.1 水泥熟料控制

原燃材料選擇必須嚴格控制堿含量，以熟料堿含量不超過0.6%為控制指標，原燃材料普查階段就必須標識出堿含量高的，作為后備選項，同時考慮硫堿比在0.8-1.0%之間，合理控制出窯熟料的堿含量。

配料方案的制定須充分重視出廠水泥質量的需求，滿足窯系統煅燒條件下，降低鋁率，提高硅率，減弱礦物組成對外加劑適應性的影響，新型干法水泥窯在沒有礦化劑時，水泥熟料C3A控制在7.5%以內就能滿足熟料煅燒對液相量和液相粘度的需求。

3.2 水泥粉磨控制

有水泥企業熟料標準稠度不高，但水泥標準稠度比同區域水泥企業明顯偏高，及水泥粉磨階段控制模糊，沒有分解并逐一排除影響因素。

選粉機的選粉效率須每月檢測，驗證各風道風量是否匹配、入料分配是否均勻、形成料幕、選粉機密封等，輥壓機聯合粉磨系統的O-Sepa選粉效率建議不低于55%，否則循環負荷率過大，球磨機難以實現高效粉磨。

球磨機定期清倉，優化水泥顆粒級配，降低<3um部分水泥顆粒占比不超過12%，控制合理球料比和磨內通風量，出磨水泥溫度不超過80℃，必要時采取磨內霧化噴水、筒體表面冷卻或水泥冷卻器等措施。

混合材選擇要求燒失量，嚴格控制含泥量，不能因為價格而降低對出廠水泥的質量要求，混合材的單摻和復摻還可以根據各水泥企業特點，開展深入試驗，以大磨試驗數據為生產指導意見。

3.3 生產控制

熟料出入庫管理越細致，水泥質量波動可控性越高，水泥企業一般對水泥出廠控制均采用出磨檢測數據預測出廠，其相關性的高低與質量穩定性直接相關，出磨水泥質量越穩定，相關性越高。

計量設備的準確性是前提，確保質量指令準確、及時到達實際操作者，并借助公司大數據印證或查找生產控制中的漏洞。出廠水泥質量管理者必須對窯系統煅燒和熟料質量、水泥粉磨和出入庫每個環節實時的生產狀況非常熟悉，采取的調整措施以微調為基礎，同時借助水泥庫的均化實現出廠水泥質量穩定。如果生產工藝或混合材發生變化，須提前與使用者溝通，調整外加劑配方。

儲庫管理雖簡單，但對最終的水泥質量穩定性影響巨大，儲庫的一大功能就是消化生產過程中的質量波動。水泥儲庫嚴禁上進下出，其原因就是質量波動在儲庫內無法消減，同時由于生產控制的滯后性，往往出現被動的生產控制調整現象，不熟悉儲庫管理的人反而會人為增大質量波動，造成水泥對外加劑適應性變差。

水泥對外加劑的適應性是水泥企業必須重視的課題，新型干法水泥生產技術日趨完善，滿足國標要求的水泥不難，難的是滿足產品使用者的要求,特別是在水泥產能普遍過剩的今天，對水泥企業而言就是生存的關鍵。

水泥與外加劑的適應性問題是一個極其復雜的問題，影響因素多，涉及學科領域比較廣泛，如水泥化學、表面物理化學和粉體工程等多方面的知識。還需要多方努力，結合各水泥企業生產實際，大膽嘗試，分析總結，不斷改善水泥對外加劑的適應性，為下道工序提供優質、穩定的水泥產品。

作者：趙登彥，姚大安，張金玉，唐菊菊

來源：《四川川煤水泥股份有限公司》

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