粉磨站对熟料与减水剂相容性的控制

   摘要：提出了粉磨站企业在生产销往搅拌站水泥时应当重视对熟料与减水剂相容性控制的观点，介绍了用熟料净浆流动度作为判断熟料与减水剂相容性依据及具体试验方法，通过试验验证了这种方法。

  0   前言

  笔者在拙作《粉磨站对熟料供应商质量情况的考察实例》[1](原文发表于《四川水泥》2010年第6期)一文中提出:最好将粉磨站质量控制提前到熟料供应商那里。进一步的工作实践使笔者认识到，这样的提法很不全面。由于粉磨站投产产量规模已达100万吨/年以上，所产水泥几乎肯定要销往混凝土搅拌站，成为预拌混凝土的重要原料(即使原限定的60万吨/年规模也不例外)才能消化其产能。而预拌混凝土对水泥的质量要求除了满足水泥的国家标准要求外，还有其自身的特殊要求。(众多的学者们对此有文献描述，此不赘述。)适时地了解这些要求，以便及时采购熟料及其它原材料，调整工艺参数并组织生产以便为混凝土搅拌站提供优质的水泥，这样才能在激烈的市场竞争中赢得主动。因此，准确的提法应当是:粉磨站要搞好自己的产品质量控制，应当有两个延伸:一个是延伸到原材料供应商那里(包括熟料、混合材及石膏等);再一个是延伸到用户那里(尤其是对水泥品质有特殊要求的混凝土搅拌站那里)。把这两个延伸结合起来就是:适时地识别用户的要求，根据用户的要求适当地采购原材料(特别是最重要组分熟料)来组织生产以满足用户的需要，这是粉磨站企业进行质量控制的重要内容。

  熟悉预拌混凝土行业的人都知道， 混凝土搅拌站可以容忍水泥强度有2-3兆帕的波动，但不能容忍水泥与减水剂相容性有波动。因此，似乎可以说混凝土搅拌站对水泥与减水剂相容性的重视程度比丝毫不亚于对水泥强度的重视程度。要控制好水泥与减水剂相容性当然离不开对熟料与减水剂相容性的控制，粉磨站对熟料与减水剂相容性的重视程度(在供给搅拌站企业时)也应该至少提到与熟料强度同等重要的高度，因此本文重点谈谈这个问题。

  1 关于熟料与减水剂的相容性判断依据和方法

  众多的文献介绍到水泥企业如何控制水泥与减水剂相容性问题，几乎无一例外地提到调整生料配比以降低熟料中铝酸三钙和铁铝酸四钙含量、增加硅酸盐矿物含量的方法，对自产熟料的水泥企业来说当然都可以这样做。但如果当地原料资源不许可，难以选择到合适的原料有时其实也是很难做到的。本企业的熟料供应商中不乏自产熟料和水泥的企业，他们的熟料与减水剂相容性不好一个重要原因就是熟料矿物组成不合理。没有调整生料配方的原因笔者认为绝不是这些企业的工程技术人员不懂这方法，大概就是原料资源不许可。一定要调整可能会导致生产成本大幅度上升，因而不具备实际操作性。对粉磨站企业来说这个问题似乎简单得多:只要识别出不同熟料供应商熟料与减水剂性相容性的好坏予以选择性地采购使用即可。

  文献1简单地以熟料中铝酸三钙的高低作为判断熟料与减水剂相容性高低的判断依据，但文献2：低热熟料C3A含量尽管很低，但其净浆流动度也与普通熟料相差无几;文献3：当熟料C3A在1.95%-9.85%间波动、C3A+C4AF在16.08%-19.98%之间波动时， 熟料净浆流动度并没有大的变化;新型干法窑由于具备高温、快烧、急冷的煅烧特点，在一定范围内，熟料中铝酸盐矿物的计算含量对熟料净浆流动度的影响具有不确定性。文献2和3的观点显然与之相左。

  深入地讨论下去，除了矿物组成影响熟料与减水剂的相容性外，还有熟料中游离氧化钙和烧失量的高低(无疑都是低些为好)，熟料的煅烧和冷却气氛(提倡快烧急冷)也影响之。对于可定量的矿物组成、游离氧化钙和烧失量等因素当然可以通过查看熟料的全分析数据得到结论，但对于无法定量描述的煅烧和冷却气氛，粉磨站企业是无法通过看熟料的全分析数据得到结论的。因此文献1的依据和方法都存在问题。

  文献4规定的检测水泥与减水剂相容性方法标准法为Marsh筒法，代用法为净浆流动度法。在搅拌站企业的实际应用中绝大多数采用的是净浆流动度法。笔者为检测和判断熟料与减水剂的相容性，将其应用到了熟料与减水剂的相容性试验中去。

  至此可以归纳出判断熟料与减水剂相容性的依据为:采用测定熟料净浆初始流动度的大小和经时损失率的数据。初始流动度大且经时损失率小的数据熟料与减水剂相容性好，反之亦反。

  试验的环境条件设备和操作方法及计算方法见文献4，唯试验材料及其配合比与文献4不同。材料组分为:熟料粉(掺加过石膏的熟料的磨细的粉料符合标准GB/T21372-2008《硅酸盐熟料》的细度和三氧化硫含量要求)、水、搅拌站正在使用的减水剂。具体配合比与搅拌站正在检验的水泥与减水剂相容性试验配合比相同，唯以熟料粉代替水泥。这样的试验安排得到的检测结果作为选择熟料的依据，笔者以为从熟料品质来说可以与搅拌站的减水剂相容性得到基本一致的结果，从而满足搅拌站的需要。当然，据此选择的熟料在实际生产中如果因为混合材、石膏或者粉磨后的粒度组成及水泥温度与水泥储存期的不当，仍有可能导致所产水泥与减水剂相容性不好，但这已经超出本文的讨论范围了。

  2   一个实验与控制实例

  笔者所在企业前段时间接到用户QG搅拌站关于我厂水泥净浆流动度经时损失大(经时损失率达37.43%)的投诉。在本厂尚未开展熟料净浆流动度试验的情况下，笔者采用文献1的方法去我厂近期四个熟料供应商查看熟料全分析成分，计算出铝酸三钙含量，具体数据见表1。

   从上表可以看出，由铝酸三钙含量从低到高判断熟料与减水剂相容性好坏的顺序为:PJ 公司> WL公司> RJ公司> WW公司。当时正在生产使用的熟料是RJ与WW公司按4：1比例搭配，为解决问题，立即换为PJ公司与WL公司熟料按4：1比例搭配使用，发运到搅拌站后立刻见效，解决了问题。(PJ公司与WL公司运距较远，会加大到厂成本价)。

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  此外，笔者安排了改换为PJ公司与WL公司熟料搭配使用后所产水泥及三家熟料的净浆流动度试验。

  水泥净浆流动度试验材料配比见表2

  表中FL(%)为经时损失率。计算公式见JC/T1083-2008《水泥与减水剂相容性试验方法》第9.1条。表4相同。3次试验结果接近，显示我厂库存P?O42.5水泥净浆流动度值是比较理想的，单以此作为判断水泥与减水剂相容性判断依据，应该说是没有问题的，这与QG搅拌站现场使用情况一致。熟料净浆流动度试验试验材料配合比见表4所示。试验过程从略，试验结果见表5所示。

  以净浆流动度作为判断熟料与减水剂相容性判断依据， PJ公司熟料最好， WL次之， WW最差。这与表1由熟料中铝酸三钙含量由低到高判断熟料与减水剂相容性好坏的顺序完全一致(RJ公司熟料没有测)。

  本次混凝土搅拌站投诉的问题，主要是由于熟料与减水剂相容性不好造成的。在使用了文献1的观点判断出不同熟料厂家熟料与减水剂相容性后，重新选择了熟料，问题得到解决。采用测定熟料净浆流动度试验的方法作为判断熟料与减水剂相容性依据，对不同厂家熟料与减水剂相容性的结论(至少是排序)与前方法依据一致，说明熟料净浆流动度试验的方法作为判断熟料与减水剂相容性依据是可靠的。从前面的分析中可以知道应该是更加全面和准确的。

  3   结束语

  几个值得思考的问题：

  （1）表4的试验结果与表1的结果一致，支持了文献1的观点，同时也就否决了文献2和3的观点，这是因为试验次数太少而产生的偶然巧合?有待于进一步验证;

  （2）文献5指出:试验发现，对同一水泥，使用不同型号减水剂流动度试验结果差别显著，因此施工单位在强调水泥对减水剂的适应性的同时，也应该考虑减水剂对水泥的适应性，尝试改变甚至更换减水剂品种，减水剂厂家也可考虑对减水剂进行调整以适应水泥。如果搅拌站拒绝调整减水剂品种，在水泥市场为买方市场的今天，水泥企业只能针对不同的搅拌站组织适应不同的水泥，真的要发展到文献6提出的生产模式:提倡多品种，少批量，多生产针对某一个具体环境下具体工程的专用水泥。果如是，且不说原料的选择是否可行，单是原料和水泥储存库要建多少个?这在实际生产中切实可行吗?

  （3）文献7指出:水泥净浆流动度与混凝土流变性能之间没有可靠的相关关系;因此，水泥企业采用水泥净浆流动度法作为控制与减水剂相容性的依据，留有与搅拌站实际使用的混凝土流变性能不一致从而产生争议的空间。文献8推荐采用Marsh筒法，这与文献4的标准法一致，但与现实混凝土搅拌站使用的方法不一致，如果各用各的方法测就无法比较具体数据，结论也完全可能不一。比较好的做法是水泥企业和搅拌站都统一采用Marsh筒法。