水泥标准稠度需水量的影响因素分析

近年来，有关水泥需水量的问题越来越引起人们的重视，特别在两广地区，水泥用户——混凝土行业总是希望需水量越小越好，这样可以少加减水剂，降低商混成本。其实影响水泥需水量的因素很多，需水量对混凝土的影响也是多方面的。

 

1  影响需水量的基本因素

 

拌和水泥浆体，使其产生一定的流动性，该拌和水的量要满足以下4个部分的要求：a填满水泥颗粒的间隙，此部分水为填充水；b湿润水泥颗粒表面，在表面形成一层足够厚的水膜，此部分水为表面层水；c满足水泥的初期水化，称为水化水；d水泥中如含有疏松多孔组分，会吸收水分到孔隙内部，此部分水为吸附水。决定需水量的主要因素包括以下几个方面：

 

(1)从矿物组成来看，C3A的标准稠度需水量最大，C2S最小，大致顺序C3A>C3S>C4AF>C2S，即与水化速度大小基本一致。C3A的含量与标准稠度需水量成线性关系。

 

(2)熟料中碱含量增加，水泥标准稠度需水量增大，这是国内外水泥研究工作者得到的共同结论。实验研究表明，当水泥碱含量从1.0％增加到2.20％时，标准稠度需水量从27.3％增加到30.3％。

 

(3)有人认为，水泥比表面积为300～400m2／kg时，若水泥粒径分布斜率n和熟料反应活性不变，比表面积每增加100m2／kg，则水泥标准稠度需水量增加1.6％。其中水泥粉体空隙率增加和形成水膜的物理因素导致水泥需水量增加0.8％，熟料反应面积增加所引起的化学因素导致水泥需水量增加0.8％。

 

(4)混合材种类和掺量对水泥标准稠度需水量有很大的影响。有些混合材可降低需水量，有些可使需水量基本保持不变，有些则可能大大增加水泥标准稠度需水量。随着石灰石掺量增加，水泥标准稠度需水量下降。当掺量从0％增加到30％时，需水量从25.0％下降到23.6％。这主要是石灰石比熟料易磨，在相同粉磨条件下，石灰石比熟料更细，因此能填充熟料颗粒之间的空隙，减少其空隙用水。另一方面，石灰石基本上是惰性的，不与水起化学反应。

 

其他混合材从0％增加到30％时，水泥需水量分别为：掺入矿渣水泥需水量仍为25.0％左右；掺沸石则提高到28.6％；掺粉煤灰为25.6％，略有增加；掺煤矸石增加到27.0％。

 

2  石膏对需水量的影响

 

石膏的形态通常有生石膏(CaSO4·2H2O)、天然硬石膏(CaSO4)、半水石膏(CaS O4·0.5H2O)、可溶性硬石膏(CaSO4)，其溶解度见表1。由表1可见，天然硬石膏和生石膏的溶解度相近，可溶性硬石膏和半水石膏的溶解度相近。但是，它们的溶解速率有很大的差别，半水石膏溶解速率快，天然硬石膏比生石膏的溶解速率慢得多，可溶性硬石膏是用生石膏或半水石膏有控制地脱水制成的，溶解速率慢。因此它们之间的匹配也影响水泥的流变性能。活性高的C3A溶解快，水泥中早期Ca2+和的水平高，所用的石膏中应有适量溶解速率快的组分；活性低的C3A溶解较慢，水泥中的Ca2+和不应在早期就消耗完，应当在后期还有一定的水平，故所用的石膏中应有适量溶解速率慢的组分(表1、图l)。

 

不同掺量的脱硫石膏与天然石膏相比较，对水泥物理性能的影响不大，水泥ld强度掺脱硫石膏好于掺天然石膏，但水泥后期强度掺天然石膏好于掺脱硫石膏。随着脱硫石膏掺量的增加，水泥标准稠度用水量相应减小。

 

3  颗粒特性对需水量的影响

 

水泥中颗粒分布越窄，堆积空隙率越大，标准稠度用水量越大；水泥颗粒形貌越好，圆度系数越高，与水接触表面积越小，标准稠度用水量越小。不同的粉磨工艺磨制的水泥颗粒分布和颗粒形貌有所差别，与圈流磨水泥相比，开流磨水泥颗粒分布较宽，圆度系数大，需水量小，辊压机预粉磨会使水泥标准稠度用水量略有增加。圆度系数是指：与颗粒投影面积相等的圆周长和颗粒投影面积的周长之比。

 

4  结束语

 

(1)影响水泥需水量的因素很多，包括熟料品质、产品细度(比表面积)、混合材和石膏品种及掺量、粉磨工艺等；

 

(2)粉磨工艺不同，得到的产品颗粒级配不同，颗粒形貌亦有差别。一般来讲，粉磨效率越高，颗粒级配越窄，颗粒球形度越小，但是颗粒级配可以通过工艺参数的调整进行优化；

 

(3)颗粒级配是影响水泥需水量的关键参数，RRB分布曲线中的n值与需水量存在较好的线性关系，即n值越小需水量越小；

 

(4)辊压机预粉磨系统中的颗粒级配和球形度主要决定于球磨机的配球和操作参数，控制物料在磨机内的流速，可以有效改善成品的颗粒级配，从而调节水泥的需水量；

 

(5)混凝土的工作性能和力学性能与水泥的标准稠度需水量不存在完全的对应关系，混凝土试验表明，需水量介于26％～28％之间的水泥配制的混凝土整体性能较好。