多功能復(fù)合助磨劑對水泥性能的影響
一、水泥改性的新思路
目前,盡管通用水泥及其混凝土的力學(xué)性能基本上可以滿足社會需求,但是對有些新發(fā)展的行業(yè)或原有行業(yè)的新要求,現(xiàn)有水泥混凝土的性能還不夠令人滿意(如對核電站排放的廢液的固化處理、對開發(fā)大西北及部分西南地區(qū)的鹽堿地建筑工程如何抗鹽腐蝕等問題)。此外,水泥混凝土的施工性能和混凝土強度等級設(shè)計,因工程不同,對水泥的性能也提出了許多不同的要求。所以,水泥企業(yè)為了滿足市場的需求,不得不對自己生產(chǎn)的水泥的性能進(jìn)行必要的調(diào)整。這種適應(yīng)性的改變,如果從水泥熟料的礦物組成、混合材料的品種及其摻加量、水泥產(chǎn)品粉磨細(xì)度等方面去解決,不僅涉及面廣、戰(zhàn)線拉得太長,而且生產(chǎn)成本必然增加較多。對于這個有些棘手的問題,如果采用摻入不同特點的多功能復(fù)合助磨劑的方法來解決,那問題就變得簡單多了,既經(jīng)濟(jì)節(jié)省,又方便快捷。
復(fù)合型水泥助磨劑不僅對水泥生產(chǎn)過程中的優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、高產(chǎn)、改善產(chǎn)品性能等方面具有積極作用,而且摻入這種助磨劑的水泥產(chǎn)品,除符合國家標(biāo)準(zhǔn)中對水泥質(zhì)量的各項品質(zhì)指標(biāo)要求外,還與混凝土外加劑具有良好的適應(yīng)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蝕性,其體積更穩(wěn)定、水化熱更低、施工性能更好。
生產(chǎn)通用硅酸鹽水泥熟料,原料混合物必須在高溫下煅燒才能使其化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行,而利用簡單的化學(xué)方法來處理以工業(yè)廢渣為主、含鋁硅酸鹽的物料,就可以得到生產(chǎn)水泥所需要的活性混合材料。這種活性混合材料在生產(chǎn)時不必開采天然資源,也不需經(jīng)高溫煅燒,過程簡單,是一種節(jié)省能耗、節(jié)省資源、以工業(yè)廢棄物為再生資源、基本不排放對環(huán)境有污染物質(zhì)的清潔型膠凝材料。它符合科學(xué)發(fā)展觀的基本要求,值得深入研究并逐步推廣。
利用復(fù)合型助磨劑中的化學(xué)激發(fā)組分,激活工業(yè)廢渣及混合材料中的潛在水硬性,不僅可以最大限度發(fā)揮外界工藝因素對通用硅酸鹽水泥改性的有利作用,確?;炷林破贩腺|(zhì)量要求,而且還可以給水泥生產(chǎn)企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
二、使用多功能復(fù)合助磨劑改善水泥性能
混凝土在其環(huán)境和介質(zhì)的長期作用下,強度、形體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等都會發(fā)生某些變化,但還不至于使其開裂、變形和損壞,這樣的混凝土就被認(rèn)為是具有耐久性。混凝土除要求具有一定的強度安全承受載荷外,還應(yīng)具有耐久性,如抗?jié)B、抗凍、耐磨、耐熱、耐風(fēng)化等?;炷聊途眯允且粋€綜合性的技術(shù)指標(biāo),根據(jù)其使用條件及所處環(huán)境作出分析并找到解決的辦法,是保證建筑工程質(zhì)量百年大計的重要環(huán)節(jié)。
1.摻普通助磨劑的水泥所具有的缺陷
?。?)后期強度下降或增進(jìn)率低
普通水泥助磨劑中含鹽和堿,能夠激發(fā)水泥的早期強度,但對水泥的后期強度幫助不大,甚至使28天以后的強度下降或增進(jìn)率低,以致影響工程質(zhì)量。水泥中含堿的外加劑及環(huán)境中提供的堿(Na2O、K2O)含量較多,集料中含有堿活性組分,是造成堿-集料反應(yīng)的必要條件。
?。?)鋼筋銹蝕
氯離子是導(dǎo)致混凝土鋼筋銹蝕的重要因素。氯離子一般來自助磨劑、防凍劑、早強劑CaCl2以及海水或含氯離子的集料。
(3)急凝、緩凝
急凝主要是由于水泥熟料中C3A含量高,水泥中石膏摻加量不足,或以溶解速度較慢的硬石膏代替溶解速度較快的二水石膏,或與減水劑不相容而引起的。此外,當(dāng)熟料或水泥中的堿含量過高或游離鈣過高、水泥過細(xì)時都應(yīng)適當(dāng)加大石膏的摻量,以有效防止混凝土急凝。
?。?)起砂與脫皮
在水泥生產(chǎn)中,使用以堿或鹽為主要成分的帶激發(fā)性質(zhì)的普通助磨劑,會降低水泥中的熟料成分。在水泥水化時,其液相中Ca(OH)2的濃度比硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥低,其配制的混凝土和砂漿表面層的Ca(OH)2濃度甚至低到在堿性激發(fā)作用后,還不能使表面硬化。而混凝土制品內(nèi)部硬化后,會引起構(gòu)件表面起砂,嚴(yán)重時還會導(dǎo)致表面脫皮。因此,使用優(yōu)質(zhì)的多功能復(fù)合助磨劑非常必要,它會為以上問題的解決提供幫助。
2.復(fù)合型助磨劑對水泥性能的影響
助磨劑對物料的化學(xué)反應(yīng)有影響,能改變產(chǎn)品的顆粒形狀、尺寸和顆粒組成,再加上其本身的存在,必然會對水泥產(chǎn)品性能產(chǎn)生影響。而不同類型、不同品牌的多功能復(fù)合助磨劑對水泥產(chǎn)品性能的影響不一,使用中應(yīng)特別注意。
?。?)摻助磨劑(以下均指多功能復(fù)合助磨劑)后,產(chǎn)品平均粒徑明顯變化小,細(xì)粒含量明顯增加;顆粒形狀變化小,圓形度增加。
在添加助磨劑(三乙醇胺)的情況下,促進(jìn)了β-C2S的無定形化。熟料中的C3S在摻加助磨劑粉磨10小時后,與未摻加助磨劑的熟料相比,晶粒尺寸和晶格形變分別由77.9nm、0.440降為47.6nm、0.2939,這說明助磨劑對提高顆粒的易磨性和變形能具有重要作用。
(2)助磨劑對水泥產(chǎn)品性能的影響體現(xiàn)在混凝土及其制品中,主要表現(xiàn)在蠕變、凝結(jié)時間和強度等方面。
二醇類和醇胺類助磨劑可增加水泥漿的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量。水泥漿稠度的大小隨助磨劑本身的性質(zhì)不同而變化。
助磨劑對水泥凝結(jié)時間的影響是不同的,有的延長,有的不變,也有的縮短。二醇類和醇胺類助磨劑使水泥凝結(jié)時間基本保持不變或縮短。當(dāng)水泥中含有0.01%~0.02%的木質(zhì)素化合物時,凝結(jié)時間稍有縮短。
?。?)助磨劑對水泥強度的影響與助磨劑和多數(shù)粉磨物料的性質(zhì)有關(guān)。
二醇類、醇胺類和胺鹽類助磨劑使水泥早期強度增高或保持不變,地瀝青精濃縮物改善早期強度。向日葵油皂使水泥3天強度降低,但7天強度得到恢復(fù),而甘油也同樣使水泥3天強度降低。
?。?)助磨劑對水泥性能的其他影響。
近期推出的各種復(fù)合型助磨劑,為了適應(yīng)水泥新標(biāo)準(zhǔn)要求,可顯著提高水泥各齡期強度。除此之外,助磨劑還會產(chǎn)生一些其他影響。如助磨劑對水泥漿的早期收縮有輕微影響,有的也可能影響水化初期的水化程度,二甘醇可使水化熱增大等。
助磨劑能對孔隙體積和表面的分布有重要影響,還能影響硅鈣石凝膠的成分和表面積。一些助磨劑有不同程度的起泡和引氣作用,有助于改善水泥攪拌,方便濕潤。
二甘醇能增大低水灰比混凝土的早期至28天強度,稍微增加裹入空氣量;多縮二乙醇胺能改善混凝土的和易性和抗?jié)B性,提高鋼筋的黏結(jié)力。
?。?)多功能復(fù)合助磨劑是一個系列產(chǎn)品,要根據(jù)水泥應(yīng)用的實際需要,選擇具有不同復(fù)合功能的助磨劑產(chǎn)品。
使用助磨劑的目的主要是改善和穩(wěn)定粉磨工藝、實施高細(xì)磨和超細(xì)磨、滿足水泥新標(biāo)準(zhǔn)要求、增加磨機產(chǎn)量、改善水泥性能、節(jié)省電耗等等,從而使水泥企業(yè)獲得綜合經(jīng)濟(jì)效益。因此,為了提高我國水泥的實際產(chǎn)量,加強熟料的充分利用,保證微細(xì)粉的有效生產(chǎn),提高混合材摻加量,從增產(chǎn)、節(jié)電、節(jié)省綜合能源的角度出發(fā),應(yīng)當(dāng)大力推廣和積極采用優(yōu)質(zhì)的多功能復(fù)合助磨劑。
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