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水泥工艺外加剂技术及应用分析

2023/11/17 13:37 来源:冯二波 陕西北元水泥有限公司 手机看文章

水泥行业的整体发展过程中更加注重对于环保以及资源节约目标的达成,水泥工艺外加剂技术也得到了持续的发展。......

摘要:我国现阶段的建筑工程施工过程中,使用水泥外加剂在很大程度上改善了水泥的性能以及质量,并且在具体应用过程中保证水泥整体质量符合初期预设的项目建设要求。水泥外加剂的技术起源于国外,随着时代的发展不断向前延伸的过程,被引入国内。随着科技水平的不断进步,外加剂的种类也逐渐增多,在我国的工程项目领域的建设过程中的应用也更加广泛。本文通过进行水泥外加剂工艺的技术分析,将不同种类的水泥外加剂的作用进行总结。

关键词:水泥外加剂;建筑领域;水泥工艺

引言

水泥工艺外加剂从最开始出现在国外,距今的发展历史已经有100多年,并且以最初的水泥缓凝剂为发展基础,逐渐产生了现代的多种多样的外加剂,例如:生料速烧技术等,并且针对于我国节能减排、低碳型经济发展的理念,提出建立一个资源节约、环境稳定友好社会的目标。因此,水泥行业的整体发展过程中更加注重对于环保以及资源节约目标的达成,水泥工艺外加剂技术也得到了持续的发展[1]

1水泥工艺外加剂的具体定义以及相关应用概括

水泥外加剂工艺的概念就是通过在进行水泥材料制备过程中,将部分可以使水泥材料整体质量以及相关性能进行提升,可以降低整体投入成本的少量物质投入,并且这种物质的投入程度需要小于1%,并且最大投入量不超过5%,水泥工艺外加剂是水泥外加剂大家庭中的一份子,并且也是外加剂中最为重要的外加剂类型之一,水泥的外加剂主要分为两种,第一种就是水泥的工艺外加剂,另一种就是水泥在具体使用过程中添加的外加剂,它也是水泥混凝土中的重要组成部分,随着技术水平的不断上升,也有比较成熟的实行标准。本文主要针对于水泥工艺外加剂技术进行讨论。对于水泥工艺外加剂在使用过程中的具体性研究以及相关生产标准,与水泥混凝土产生足够的相融适应性,并且要对于混凝土的整体耐久度进行提升[2]。水泥工艺外加剂有些很多不同的类别,有的是生料制备使用,有的是水泥制成使用,储存状态分为固态外加剂,液态外加剂。在实际生产中主要利用相关外加剂的作用进行分类:

表1 水泥工艺外加剂的分类

水泥外加剂技术是从国外开始发展引进国内的,距今已经有百年多的历史了,而且最早的水泥外加剂是水泥缓凝剂,水泥缓凝剂伴随着水泥混凝土行业的快速发展,随着社会生活水平不断提升,对于混凝土的性能有新的要求,水泥外加剂的成分以及功能得到了大幅度提升,国外对于水泥外加剂的应用过程主要是针对于助磨剂以及混合材料活性激发剂等方面,虽然国内的水泥工艺外加剂引入的比较晚,但发展速度比较快。比如相关的晶种技术也比较成熟,并且最近的水泥生料速烧剂也得到了相应的发展,我国将水泥混凝土的制作过程推向了绿色健康、长期发展的新局面,水泥的制作工艺也得到了显著提升。推动我国建立更加标准化,高效化外加剂的研究与开发[3]

2水泥工艺外加剂技术在实际领域中的应用

在水泥生产原料所使用的系统性外加剂、矿化剂是所有种类中比较常见的类型,这种类型具体使用量一般控制在2%左右,将相关的液相粘度以及形成矿物的主要原因进行分析保存,得出矿化剂可以有效降低烧成温度,促进成果形成。单独矿化剂是利用碱性金属以及硅酸盐等。实现大面积应用,比如在实际生产过程中,将外部硫代入的相关燃料加入总反应过程。在复合型矿化剂的使用过程中,利用石膏以及萤石等进行反应。在研究过程中也对其他矿化剂物质的基本情况进行了深化摸索。晶种技术在我国的水泥行业中的应用已经极为成熟了,在实际生产生活中使用到晶种的主要有,炉渣以及矿渣等,晶种的实际生产意义就是在生产的过程可以更加快速高效地结晶,加快矿物的形成过程[4]

2.1生料速烧剂

对我们的生活影响比较大的,就是生料速烧剂,生料速烧剂的整体作用核心是通过加入速烧剂将物质之间的反应键能进行降低,从而有效提升整体反应的效果。将最终的温度进行降低,加快硅酸盐的出现,并且因为微量元素的溶解,矿物形成之后,其中所包含的缺陷数量就比较多,这对于整体反应效果有着不利的影响。在进行了速烧剂的处理之后,熟料在比较低的温度中就可以烧制而成,有效帮助仪器设备进行中火力快速供给,将整体设备中的风向阻力大大降低。有效减少熟料的整体制作时间,也可以帮助仪器设备减少使用过程中的不必要损耗,在极大程度上提升生产效率,提升整体生产质量。在实际的速烧剂应用过程中,需要进行相关技术措施的严格执行,在对于生料的筛选过程,需要保证生料比以及过筛状态满足生产标准,并且要将1%以下的部分进行生料与速烧剂的混合[5],要保证生料的主体结构持续稳定,在实验过程中的燃料供给也要稳定,最终成品的质量要达到使用标准以上,保证整体反应过程趋于暗火,保证好整体过程的人员安全,加强反应容器的密闭保温性,将反应结构进行总体优化。通过进行大量的实验以及生产实践,高效的速烧剂可以有效提升生料转化为熟料的效率,并且将转化过程中消耗的能源降低到原来的70%以下,并且将最终形成成品的整体质量进行提升,降低成品制作成本。

表2 高效复合型速烧剂技术实际应用效果图

2.2水泥助磨剂

水泥在进行制备过程中所使用的系统外加剂,在我国使用的主要助磨剂是乙二醇等化学类物质,而国外使用的主要以脱糖木质磺酸钙等为主,助磨剂在实际生产中的应用程度不容小觑,特别是对于发达国家来讲,液态助磨剂以及固态助磨剂的使用情况都比较全面,使用方式就是在进行物料粉末处理过程中将助磨剂加入磨中,助磨剂的作用机理就是利用自身的物理特点或者是化学反应特点,有效降低物料中的颗粒面进行摩擦的程度,减小物料的各个小颗粒之间的吸附能力,将颗粒与颗粒之间的滑动性进行提升,有效增强物料流动程度,帮助磨内环境进行相关改善。并且,有效减少物料之间的颗粒吸附现象,帮助裂纹扩展,有效防止小物料颗粒的整体聚合,帮助研磨过程中的物料颗粒进行分解分散化处理,帮助磨制极限得到有效延长。水泥助磨剂在实际生产生活中的广泛应用,可以有效提升水泥的10%到30%不等的具体产量,并且相对于同等条件下不应用助磨剂的水泥制备过程,使用助磨剂的水泥制备过程对于原材料的利用比例也是远远高于不使用助磨剂的水泥制备过程[6]

2.3缓凝剂

调整凝结剂,伴随着国家现代化建设进程的不断延伸,各种交通建设以及建筑过程中对于大体积混凝土的使用都需要大量的凝结时间更长的,持续时间更久的混凝土水泥的应用,还有的应用需要的持续时间更加久,这也是通过初步调整配方以及常规条件下进行水泥混凝土制备很难达成的具体目标,只有利用外加的延缓凝结剂才可以实现这一点。缓解凝结剂的作用就是延长水泥混凝土的凝固时间,缓解凝结剂可以分成有机和无机两种,无机缓解凝结剂的作用是与2价钙离子形成难以溶于盐中的离子,并且-1价的氢氧根离子形成氢氧化合物阳离子,这样的阳离子的抗凝结作用都比较好,而非离子化合物也可以利用氢键结合产生化学晶核,从而使水化程度提升,延缓凝固。水泥混凝土的凝结过程跟其中含有的水泥矿物质的水化速度以及水泥根本的凝聚速度以及投入的水量都有着极为密切的联系[7],所以,只要能将水泥的矿物质水化过程以及相关水泥水化体系进行改变,就可以改变水泥的整体凝聚过程,改变水泥的凝结速度,加水以及拌水量控制都可以作为调整水泥凝结速度的外加剂来使用,有机表面活性剂可以在水泥表面进行吸附作用,这种吸附状态下可以保证水泥的水化作用最大程度的降低,并且因为表面活性剂具有一定的水分子吸附能力,所以也可以利用这种吸附能力,把水泥表层水分子层变厚,从而对水泥起到延缓凝结的作用,有部分无机物也可以跟水泥中的物质形成钙矾石之类的复盐,这种物质可以有效在水泥表面进行吸附作用,从而达到阻止水泥的具体水化过程,对于水泥的凝结起到缓解作用[8]

3水泥工艺外加剂的作用

将水泥的实际质量进行提升。主要要从水泥的性能活性入手,水泥的活性跟水泥本身所用的熟料中的矿物结构有关,也与其中的矿物组成有关,在水泥粉磨过程中,整体的研磨程度以及相关水泥颗粒等级以及形状,混合过程中的材料比例,投入的材料数量等等都有着实际的关系,混凝土中的水泥材料会有大概20%的部分不会经历水化过程,具体怎样让水泥在实际生产中发挥整体活性,就需要响应国家绿色发展的号召,将水泥的整体利用向高性能、绿色化发展的方向进行,利用好工业废物,利用好助磨剂对于水泥的初期研磨过程进行物理激发,其次就是通过化学激发过程,通过对于混凝土的整体耐久度进行相关的无害的化学材料的投入,从而达到水泥活性激发的目的。并且按照化学激发的具体实施方式,可以分化为碱类激发以及硫酸盐激发等等的多种化学激发手段[9]

通过添加助磨剂进行水泥活性激发,加入助磨剂也可以有效提升磨机的产质量,提升接触面的整体面积,进而提升水泥的整体性强度,在实际应用过程中,对于助磨剂的使用主要是利用助磨剂以及化学添加剂中的化学物质,通过这种化学物质与水泥中的硅等成分进行化学反应,从而利用这种化学反应产生的物质进行水泥质量以及活性状态的提升,并且将水泥中的氧化物进行晶格缺陷处理,从而使其反应状态不稳定,提升整体反应活性[10]

水泥在粉磨过程中对于激发剂的实际应用要做到有底有度,水泥激发剂可以有效提升水泥粉磨过程的产量,并且可以有效促进研磨过程的进行,从而提升水泥研磨效率。但是在具体的规模化生产过程中,一定要履行相关操作的规范性,对于水泥活性激发剂的用量以及操作过程要进行严格把控,如果激发剂的使用量过大,很容易造成水泥质量的衰变,而激发剂使用量过少也会导致整体质量不均衡,所以应用到水泥实际生产过程中的激发剂需要具体的进行品类控制,在其中有部分激发剂同时也具有助磨剂的作用,通过对于这一类激发剂的具体利用,可以有效提升水泥质量,通过对激发剂本身的化学反应的利用,将水泥与激发剂产生化学反应之后形成的物质利用到水泥的质量强化过程中去,并且当前阶段下的水泥加工工作,有很多的水泥生产企业会利用水泥激发剂来进行对于水泥生产过程中的效率以及质量的总体提升,对于生产过程中的激发剂的使用量控制是极为必要的。现阶段项目工程建设中,因建设需求的差异,所以对水泥有着差异化的型号、性能需求。而因部分项目工程的特殊性,会在施工期间涉及到特殊水泥的制备。为提升特殊水泥的性能,需合理应用特殊功能外加剂。针对此类外加剂技术的应用,具备以下效果:凝结速度快、颜色表现良好、投入成本低、水泥产出量高;水泥粉磨制备期间涉及到大量工业废渣的应用,添加剂的应用成本比较低,并能实现增加对混合材的添加量[11]

表3 生产高标号水泥技术数据一览表

4结语

综上所述,随着水泥外加剂工艺水平的不断进步,伴随着工程质量水平的不断提升,水泥的质量监测过程对于工程项目的施工过程也越发重要,为了确保建筑质量检测结果符合标准区间,就需要将水泥质量进行相对提升,水泥材料在实际项目建设过程中的应用程度越发增大,并且水泥质量也与工程质量息息相关,所以在进行水泥材料制备的过程中,需要将不同类型的外加剂进行相应的添加,这样才能使不同的外加剂发挥其自身作用,并且将特殊功能的外加剂进行合理使用,将凝结速度比较快,水泥材料的颜色表现比较好,工程投入成本比较低,对于水泥的产量比较高,对于这种优质的外加剂进行合理利用,可以有效提升整体建筑质量水平。

参考文献:

[1]谷志伟.浅析外加剂技术与水泥工艺的融合应用[J].四川水泥,2019(07):2

[2]连飞鹏.水泥工艺外加剂技术及应用[J].四川水泥,2019(02):7

[3]贺兴辉,王子维,李忠轲.水泥工艺外加剂技术及应用分析[J].四川水泥,2018(04):2

[4]王英豪,薛金朋,宗东果.论水泥工艺外加剂技术及应用[J].四川水泥,2017(11):3

[5]冉维民,贺琳琳.浅谈水泥工艺外加剂技术及应用[J].中国新技术新产品,2016(08):53

[6]孙淑贤.浅析水泥工艺外加剂技术及应用[J].农业与技术,2014,34(01):253

[7].“全国混凝土外加剂与水泥相容性技术”、“最新聚羧酸高性能减水剂生产与应用技术”培训班招生[J].广东建材,2009(01):149

[8]张伟,钟海涛,刘加平,严生,马广亮. 水泥工艺外加剂与混凝土外加剂双掺对混凝土性能的影响[C]//.水泥助磨剂研究与应用论文集.,2005:45-52

[9]李跃宏,石效吉,仲伟兴,赵洪义.水泥工艺外加剂技术及应用(二)[J].水泥工程,2002(05):54-57

[10]李跃宏,石效吉,仲伟兴,赵洪义.水泥工艺外加剂技术及应用(一)[J].水泥工程,2002(04):48-49

[11]赵洪义 ,李跃宏 ,石效吉 ,王志全 ,李岳.应用水泥工艺外加剂技术迎接水泥新标准挑战[J].中国建材,2001(03):31-34

编辑:余丹丹

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