水泥的高性能化,武进加气块

随着经济的高速发展，混凝土工程的大型化及混凝土材料的高性能化要求越来越多。以广州近几年混凝土材料的设计、施工要求来看，出现了垂直高度300多米的泵送混凝土，高抛自流平（26m高度抛下、免振）混凝土等高工作性能的混凝土；C80高强混凝土，F5.0——6.0的高抗折、耐磨性好的道路混凝土；S２0高抗渗、耐酸耐碱混凝土；低收缩抗开裂混凝土，广州新机场跑道的高强、抗冲击、耐磨、低收缩率混凝土；低水化热、高强度的大体积混凝土等等。为满足城市化及混凝土材料性能提高的要求，广东省预拌混凝土搅拌站已有上百家，外加剂普遍使用，与外加剂相容性好的高标号水泥被首选。从混凝土材料的发展及配制技术的提高，人们越来越认识到水泥高性能化的重要性，它是混凝土高性能化及低成本生产混凝土的基础。目前广州市绝大部分重点工程尤其是对混凝土性能要求较高的工程所用水泥均为省内几家大水泥厂提供，这主要是由水泥性能决定的。
　　水泥生产厂家若能不断改善生产工艺条件，优化工艺参数，可在成本相差不大的条件下生产出性能更优越的水泥，实现或部分实现水泥的高性能化，使其配制相同等级混凝土的成本更低、性能更好，市场竞争力更强。
　　１　水泥高性能化的含义
　　目前水泥生产厂家对水泥的高性能化认识不全面。在我国，水泥与混凝土分属于两个行业，生产水泥的技术人员不了解混凝土技术及进展，更不懂得如何使水泥的性能与配制混凝土技术相适应，往往将高标号、高比表面积认为是优质水泥的惟一标准，结果出现了水泥与外加剂相容性差，配制大体积混凝土时温度应力大、收缩大及耐久性差等问题。
　　水泥性能的优劣必须从水泥在混凝土中的使用性能及效果方面来衡量。水泥的高性能化应包括以下三方面的含义：①用现代先进技术生产的可大幅度提高各项物理性能的水泥；②可满足混凝土性能的不同要求，显著改善混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能，更有利于实现混凝土的高性能化；③在配制混凝土时，能够用最少的水泥用量来达到高性能混凝土目标。
　　GB175-1999中已对各等级的水泥物理性能作了要求及规定。但要使水泥在配制混凝土，尤其是配制高性能混凝土时体现出更优良的性能，还应注意以下几点：①水泥的标准稠度用水量要低。这对减少配制混凝土时的需水量，提高混凝土性能有利。②水泥胶砂的抗折、抗压强度高。这与所配制混凝土的力学性能及生产成本直接相关。③水泥与外加剂相容性好。
　　水泥与外加剂相容性的好坏决定了配制混凝土时的需水量、坍落度经时损失、外加剂掺量等，直接影响着混凝土拌和物的工作性能、混凝土的力学性能及生产成本。这是水泥高性能化中最重要的性能之一。④水泥配制砂浆和混凝土时泌水率小、水化热低、化学收缩值较小。这对所配制混凝土的耐久性、体积稳定性有直接影响。
　　从现阶段认识来看，水泥的高性能化应具有以下的特点：配制混凝土时需水量低、流动性好、与外加剂（高效减水剂）有较好的相容性；具有较高的胶砂强度，在配制混凝土时，能减少水泥用量，增大矿物掺和料用量，实现混凝土的绿色化；水泥的颗粒分布合理，使之更有利于提高混凝土的工作性能与耐久性能。武进黄沙水泥

　　２　影响水泥高性能化的主要因素
　　针对水泥高性能化的要求，我们研究了熟料烧成工艺条件（熟料的矿物组成、烧成温度、烧成速度、冷却制度）、水泥颗粒分布、混合材种类等因素的影响，分述如下：
　　２.1　熟料矿物组成的影响
　　C3S水化速度快，早、后期强度高；C2S水化速度慢，水化热低，对28d以后强度增长有利；C3S与C2S矿物总量越高，水泥的力学性能、耐久性能越好。C3A与C4AF为熔剂矿物，C3A需水量与水化热最大，凝结硬化快，对早期强度较有利，但水化产物稳定性较差，硬化浆体强度不高，对混凝土的工作性能与耐久性能不利。从与外加剂相容性的研究结果来看，C3A吸附减水剂能力最强，其次是C4AF，C3S与C2S对减水剂的吸附较少［１］。一般来说熟料硅酸率越高，越有利于提高水泥的力学性能及其与外加剂的相容性。但由于熟料矿物吸附减水剂的能力还受矿物的固溶量、结晶状态等因素影响，故不可单从率值的大小来判断水泥性能的优劣。若熟料烧成率较高，硅酸盐矿物含量较多，A矿晶体发育良好，大小适中，晶形较好，fCaO含量低时，水泥的力学性能及与外加剂的相容性就较好［２］。
　　２.2　熟料的烧成温度及烧成速度的影响
　　高温烧成的熟料与低温烧成的熟料表现出的性能不同［３］。高温快烧的熟料，硅酸盐矿物固溶较多其他组分（如C3S固溶Al2O3、Fe2O3、MgO等形成A矿），这增加了A矿的含量及内能，提高了水化活性，并使C3A与C4AF含量减少。其固溶量随温度的升高及烧成速度的加快而增大［３］。故高温快烧的熟料，A矿发育的良好，尺寸适中，边棱清晰，水泥强度较高，与外加剂相容性好。低温烧成的熟料，硅酸盐矿物活性较差，水泥强度较低，并且由于C3S固溶Al2O3、Fe2O3减少，熟料矿物中析晶出来C3A、C4AF较多，水泥标准稠度用水量大，与外加剂相容性差。
　　２.3　冷却制度的影响
　　熟料在较高温度范围（1　450——1　200℃）的快速冷却，有利于A矿保持良好的晶形，减少C2S粉化，硅酸盐矿物活性较高；溶剂矿物多以玻璃体存在，大量减少C3A和C4AF的析晶。因而对于快冷熟料，即使C3A、C4AF计算含量较高，由于大部分以玻璃体存在，所磨制的水泥仍与外加剂相容性好，凝结时间正常，水泥强度较高。慢速冷却时，熟料中β-C2S转变为γ-C2S，矿物活性降低，C3A、C4AF大量析晶，磨制的水泥与外加剂相容性差[4]。