水泥与混凝土外加剂相容性的试验研究

水泥与混凝土外加剂相容性的试验研究

水泥与外加剂相容性是生产优质混凝土的重要影响因素，本文通过检测水泥净浆流动度，对比不同矿物组成的熟料及不同条件下的水泥与外加剂相容性的差异，为高性能水泥生产提供参考。

1 试验用材料

1）水泥、熟料：选择江山南方水泥生产过程中有代表性的样品及小磨制备对比样品。 2）混凝土外加剂：不同时间用户提供的多种外加剂。

2 试验方法

检测水泥、熟料掺入外加剂后的净浆流动度，外加剂掺量按用户提供的推荐掺量加入。

3 试验结果及分析

3.1 熟料矿物组成对净浆流动度的影响

表1 熟料净浆流动度试验记录

试样编号 熟料矿物组成（%） 水泥净浆流动

度 (mm) 窑型

外加剂

C 3S C 2S C 3A C 4AF f-CaO A0 57.57 18.76 6.77 9.73 0.94 238 5000t/d 江山南方 温州用户提

供 聚羧酸1.0%

A1 56.77 19.87 7.27 9.46 0.89 257 A2 58.44 18.65 7.75 9.50 0.88 240 A3 51.54 22.45 8.17 9.83 1.06 249 A4 53.57 20.73 8.43 9.90 1.07 244 A5 56.88 17.83 8.86 9.96 1.10 238 B0 56.29 19.31 7.05 9.28 1.27 233 2500t/d 江山南方 B1 47.52 26.68 7.96 9.65 1.54 244 B2 50.08 25.96 7.98 9.44 0.98 238 B3 43.61 31.18 8.43 9.75 1.18 247 B4 56.25 16.88 9.12 10.12 1.75 255 C0 51.23 25.29 7.96 9.94 / 249 5000t/d 常山南方 C1

55.64

20.61

8.24

9.15

/

247

从表1熟料净浆流动度试验结果看：

江山南方5000t/d 和2500t/d 两条生产线熟料，其C 3A 含量从6.77%逐步增加至9.12%，C 3S 含量在43.61%至58.44%之间变动，检测熟料净浆流动度结果比较接近，熟料矿物组成与净浆流动度之间没有形成一定的规律性，与常山南方5000t/d 的熟料相比，其净浆流动度结果也未有明显差异。

3.2 水泥混合材料对净浆流动度的影响 3.2.1试验用材料

1）熟料：江山南方5000t/d 生产线生产的熟料； 2）矿渣：本地钢铁厂矿渣；

3）炉渣：本地电厂锅炉渣；

4）石煤渣a ：本地石灰窑煅烧石灰产生，燃烧较透，已在露天山上堆放几十年； 5）石煤渣b ：燃烧不完全，亦在露天山上堆放几十年，与石煤渣a 不在同一片区； 6）自燃渣：劣质石煤在山上的自燃物。 7）煤矸石：取自本地。 3.2.2水泥配方

熟料70%，混合材料30%，二水石膏3.5%。配合料5kg 化验室标准小磨分别粉磨27min 。 3.2.3不同混合材料的水泥净浆流动度见表2。

表2 不同混合材料的水泥净浆流动度试验记录

试样编号 物料配比（%） SO 3 (%) 45μm 筛余细度

(%) 水泥净浆流动度

(mm) 外加剂

熟料 混合材 D0 100 0 1.91 18.6 190 宁波用户提供 萘系1.5% D1 70 矿渣30 1.79 18.1 217 D2 70 石煤渣a30 2.15 15.6 196 D3 70 煤矸石30 1.84 16.2 143 D4 70 石煤渣b30 1.99 14.2 137 D5 70 炉渣30 2.01 14.6 120 D6

70

自燃渣30

1.87

15.6

108

从表2净浆流动度结果可以看出：

混合材料对水泥净浆流动度影响显著。其中以掺入矿渣的水泥流动度结果最大，说明掺入矿渣可起到改善相容性的作用。石煤渣、炉渣及自燃渣都是属于火山灰质混合材料，其总体是明显降低水泥与外加剂相容性的。掺煤矸石的水泥流动度比火山灰质材料略好一点。不同火山灰质材料对相容性影响也各不相同，其中自燃渣的水泥净浆流动度最小，炉渣次之，而石煤渣a 配制的水泥流动度却超过熟料。可见不同来源的材料对流动度的影响是不相同的。

3.3 石膏对净浆流动度的影响

试验样品：5kg 熟料，掺入适量石膏，化验室标准小磨分别粉磨33min 。

表3 不同石膏的水泥净浆流动度试验记录

编号

物料配比（%）

SO 3 (%) 比表面积 （m 2

/kg ）

水泥净浆 流动度(mm) 外加剂

熟料 石膏（外掺） E0 100.0 荆门天然二水石膏

4.5 2.35 353 250 温州用户提供 聚羧酸1.0%

E1 100.0 台州脱硫石膏粉4.5 2.27 350 267 E2 100.0 乐清脱硫石膏粉4.5 2.31 344 247 E3 100.0 兰溪脱硫石膏粉4.5 2.06 344 259 E4 100.0 景德镇脱硫石膏粉

4.5 2.35 350 263 E5 100.0 贵溪脱硫石膏粉4.5 2.13 353 252 E6

100.0

江西氟石膏粉3.3

2.23

355

278

从表3净浆流动度结果看：

脱硫石膏配制的水泥与外加剂相容性总体略好于天然二水石膏配制的水泥，但不同来源的脱硫石膏对流动度影响还是有区别的，氟石膏配制的水泥在本次三种石膏对比中与外加剂

相容性最好。

3.4 水泥助磨剂对净浆流动度的影响

在检测水泥助磨剂大磨试验效果时，同时检测掺与不掺助磨剂的水泥净浆流动度，试验结果见表4。其中：编号F0和G0为掺有助磨剂的生产样品，编号F1和G1为停掺助磨剂的空白样，停掺助磨剂时，增加熟料耗5%（保持强度结果基本一致），按比例减少磨内混合材，其它不变。

表4 助磨剂对比样品净浆流动度试验记录

编号 水泥助磨剂 水泥净浆流动度

(mm) 外加剂

F0 掺1.5‰ 248 温州用户提供 聚羧酸1.0% F1 停掺 202 G0 掺1.5‰ 273 G1

停掺

233

对比表4两组试验结果看出：

掺助磨剂的水泥比未掺助磨剂水泥的净浆流动度分别提高了46mm 和40mm ，说明掺上述助磨剂是能明显改善水泥与外加剂相容性的。分析其中的原因，主要是磨内掺助磨剂后，降低了粉磨过程中形成的静电吸附包球现象及超细颗粒的再次聚结趋势，水泥流动性增强。 3.5 水泥中矿粉外掺对净浆流动度的影响

试验样品：水泥磨正常生产样，矿粉由磨尾掺入。试验结果见表5。其中：编号F0和F1未掺矿粉，编号G0和G1磨尾掺入10%矿粉。

表5 矿粉外掺水泥净浆流动度试验记录

编号 水泥助磨剂 磨尾矿粉掺量

水泥净浆流动度

(mm) 外加剂

F0 掺1.5‰ / 248 温州用户提供 聚羧酸1.0% G0 掺1.5‰ 10% 273 F1 / / 202 G1

/

10%

233

对比表5两组试验结果看出：

磨尾掺10%矿粉（矿粉比表面积460m 2/kg ）的水泥比未掺矿粉水泥的净浆流动度分别提高了25mm 和31mm ，说明外掺上述矿粉是能改善水泥与外加剂相容性的。 3.6 水泥SO 3含量对净浆流动度的影响

试验样品： P ·O42.5水泥配方，石膏掺入量2%～4.5%，配合料5kg 化验室标准小磨分别粉磨28.5min 。

表6 不同SO 3含量的水泥净浆流动度试验记录

编号 脱硫石膏掺量

(%) SO 3 (%) 初凝 (min) 终凝 (min) 水泥净浆流动度

(mm) 外加剂

H0 2 1.70 160 220 222 宁波用户提供 脂肪族1.5% H1 3 1.93 155 215 239 H2 4 2.36 173 240 235 H3

4.5

2.50

168

225

233

从表6净浆流动度结果看出：

SO 3含量1.70%时的水泥流动度最小，随着SO 3含量增加，水泥流动度结果有提高，在SO 3含量为1.93%时，流动度达到本次试验结果的最大值，随后SO 3含量增加，其净浆流动