提高水泥質(zhì)量途徑培訓課件

一、水泥的現(xiàn)狀對混凝土質(zhì)量影響幾十年來水泥工業(yè)的發(fā)展方向主要是降低能耗和提高強度，但如今卻在增加粉磨的能耗Bolomy公式：R28＝ARc(c/w-B)，造成誤導1920年代，歐美國家水泥中C3S約為35%，如今達50～70%；水泥細度從220m2/kg到現(xiàn)今的340～600m2/kg我國1970年代水泥(GB175-63)最高標號是硬練強度500＃，相當于GB175-77的425＃、現(xiàn)行標準32.5的強度等級；常用水泥是400#，按現(xiàn)行標準只有27.5。檢測的水灰比增大，對3天強度的規(guī)定未變，實際提高了早期強度，而高早期強度并不是普適必要的；單純追求強度，使水泥廠采取使用助磨劑磨細、摻用“增強劑”等，增加了開裂敏感性和不利于混凝土長期性能穩(wěn)定性和耐久性的成分；有的廠家缺乏誠信第一的市場經(jīng)濟觀念，造成混凝土配合比設計的困難；購銷雙方缺少合同觀念水泥現(xiàn)狀對當代混凝土的不適應問題片面追求強度而使比表面積太大、早期強度太高而長期增長率低甚至倒縮、實際強度浮動幅度太大；太細的水泥降低與外加劑的相容性、增加混凝土需水量，不利于混凝土長期性能的發(fā)展不控制含堿量、氯離子含量，不檢測開裂敏感性、無法提供在當代混凝土中與外加劑的相容性水泥出廠溫度太高，造成混凝土澆筑溫度過高，溫度應力增大，混凝土凝結(jié)時間不正常，早期開裂問題普遍水泥影響混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的主要因素

水化熱及其釋放速率──礦物組成和細度、水泥溫度需水量──細度、含堿量

開裂敏感性──礦物組成、細度、水泥溫度、含堿量

水泥與外加劑的相容性──礦物組成、細度、石膏形態(tài)和含量、含堿量性能穩(wěn)定性和耐久性──細度、含堿量、氯離子含量產(chǎn)品勻質(zhì)性──生產(chǎn)控制和原材料劑產(chǎn)品均化水泥主要礦物水化熱發(fā)展3324

熟料礦物的收縮率礦物收縮率C3AC2SC3SC4AF0.00234±0.0001000.00079

±0.0000360.00077±0.0000360.00049±0.000114堿和C4AF對收縮的影響水泥含堿量和C3A對收縮的影響

水泥與減水劑的相容性問題

C3A含量和SO3的匹配一般水泥中石膏的優(yōu)化條件：W/C=0.5,現(xiàn)代混凝土使用高效減水劑,W/C＜0.40，SO3不足；混凝土中摻入礦物摻和料，SO3被稀釋。細度和顆粒級配

最佳組成:5～30μm＞90%,＜10μm＜10%

只考慮細度的結(jié)果：水泥越細，細顆粒越多，需水量越大，混凝土坍落度損失越大。熟料中SO3與含堿量的的匹配No比表面積(m2/kg)流動時間（秒）熟料硫酸鹽化程度SD攪拌5分鐘攪拌60分鐘45678937737238338637135353535450535063636177991397169103716866不同水泥試試樣流變性性能的測定定：SD與水泥泥流變性能能關系的驗驗證實例琉璃河水泥泥，熟料中中SO3=1.2%Na2O=0.4%K2O=1.5%計算SD=混凝土W/C=0.305，，摻入高效效減水劑1.5%，，坍落度初初始為200mm，，半小時后后為160mm，1小時后為為75mm，損失達達60%C3A含量不同的的水泥配制制高強混凝凝土的實例例其他，如石石膏的形態(tài)態(tài)、C3A的形態(tài)不同形態(tài)的的石膏溶解解速率和溶溶解度不同同：生石膏和硬硬石膏溶解解速率對比比石膏對坍落落度損失的的影響C3A、R2O、SO3的關系C3A（%）R2O（%）SO3（%）＞6＜6＞10＞100.5＞1.00.5＞1.023～42.5～33.5～4水泥中不同同細度顆粒粒對強度的的作用水泥細度與與其抗壓強強度的關系系

比表面積為為3014cm2,飽和點為為0.8%,

坍落落度不損失失摻量為1.6%雍陽外加劑劑廠試驗水泥細度為為3982cm2,飽和點為為1.2%,

坍落落度無損失失摻量為1.82%雍陽外加劑劑廠試驗比表面積為為4445cm2,飽和點為為1.6%,

找不不到坍落度度無損失點點雍陽外加劑劑廠試驗水泥細度對對砂漿抗拉拉強度的影影響水泥細度和和開裂敏感感性的關系系用收縮開裂裂環(huán)檢測水水泥的開裂裂敏感性,從成型型到開裂經(jīng)經(jīng)過的時間間越短，抗抗裂性越差差抗凍性隨水水泥比表面面積增大而而下降水泥細度對對水泥漿土土和混凝土土開裂的影影響二、水泥施施工性能的的控制1、現(xiàn)行標標準對水泥泥質(zhì)量的控控制方法（1）膠凝凝性方面：：細度（或比比表面積））、凝結(jié)時時間、安定定性、R3、R28。有明確的指指標要求。?；旌喜牧狭系钠贩N和和摻加量等等，由檢驗驗報告提供供。（2）耐久久性方面：：SO3、MgO、、R2O、Cl-有明確規(guī)定定。（3）對水水泥使用性性能（施工工性）：標準中無規(guī)規(guī)定，如：：需水性、、泌水性、、出廠水泥泥溫度、外外加劑相容容性等。2、目前建建筑施工部部門對水泥泥質(zhì)量的主主要意見（1）質(zhì)量量穩(wěn)定性。。如：顏色色變化、凝凝結(jié)時間變變化、強度度波動等。。（2）水泥泥需水量大大，泌水量量大。（3）水泥泥與外加劑劑相容性。。（4）混凝凝土早期裂裂縫多。3、水泥的的需水性和和保水性（1）水泥泥需水量的的構(gòu)成：需水量顆粒表面潤潤濕水多孔性材料料內(nèi)部吸水水（如火山山灰材料））初期水化水水（很少））顆粒間的空空隙水（很很大，約占占60%））水泥比面積積愈大潤濕水、水水化水愈多多火山灰混合合材愈多內(nèi)部吸水愈愈多水泥膠凝材材料顆粒級級配不合理理空隙多，水水量愈大（2）水泥泥砼泌水現(xiàn)現(xiàn)象有砼砂石骨骨料級配和和施工方法法原因；有水泥膠凝凝材料原因因：細度粗粗、多孔材材料少4、水泥及及膠凝材料料的顆粒級級配控制水泥及混合合材料和摻摻和料組成成水泥膠凝凝材料，這這種膠凝材材料的顆粒粒級配主要要由水泥廠廠調(diào)控，施施工單位現(xiàn)現(xiàn)場摻和料料也應調(diào)控控，調(diào)控機機理有三條條：（1））強強度度機機理理————為為了了充充分分利利用用熟熟料料活活性性，，國國內(nèi)內(nèi)外外公公認認顆顆粒粒分分布布：：粒度度（（μμm））＜＜33-32＞＞65組成成（（%））＜＜10＞＞650（2））密密實實機機理理————使使水水泥泥顆顆粒粒密密實實堆堆積積，，提提高高水水泥泥石石的的密密實實性性。。按按Fuller方方程程要要求求的的粒粒度度分分布布：：粒度度（μμm））＜＜3＜＜32＜＜65組成成（%））20-3070-8080-95它是是一一個個以以3-32μμm為為中中心心的的窄窄分分布布曲曲線線，，優(yōu)優(yōu)點點是是充充分分利利用用熟熟料料活活性性，，缺缺點點是是水水泥泥需需水水量量大大，，使使用用性性能能差差。。（3））三三峰峰合合一一機機理理————充充分分發(fā)發(fā)揮揮熟熟料料活活性性和和混混合合材材及及摻摻合合料料的的作作用用，，發(fā)發(fā)揮揮各各自自的的優(yōu)優(yōu)點點，，組組成成水水泥泥膠膠凝凝材材料料的的理理想想粒粒度度分分布布它是一個0-80μm（（0-65μm）范圍圍內(nèi)的寬粒度度分布。它的的優(yōu)點是水泥泥顆粒密實堆堆積，減少需需水量。缺點點是熟料有點點過細粉磨現(xiàn)現(xiàn)象，有過粗粗顆粒，浪費費能源4、水泥及膠膠凝材料的顆顆粒級配細顆?！曰旌喜模〒綋胶土希橹髦?；中等顆粒———以熟料為主；；粗顆?！曰旌喜牧蠟闉橹?。5、水泥與外外加劑相容性性（1）、外加加劑品種與摻摻量（2）、熟料料影響礦物組成：C3A＞C4Af＞C3S＞C2S礦物晶形：C3A與C4AF結(jié)晶形態(tài)態(tài)堿含量：R2O≈0.6%左右為好硫堿比：SD=0.774SO3/(Na2O+0.658K2O)≈100%fCa：適當小需水量：愈小愈好，如如22%—24%稠度（3）石膏形形態(tài)與摻量石膏種類溶溶解解度（g/L)溶溶解速率率二水石膏2.08中中α-半水石膏膏6.20快快β-半半水石石膏8.15快快可溶硬硬石膏膏6.30慢慢天然硬硬石膏膏2.70慢慢德國試試驗水泥編號123石膏凈漿形態(tài)二水+硬半+二水(過量)二水+半(過量)凈漿好好差(急凝)凈漿摻超量塑化劑差隨時間變好有改善鋁酸鹽鹽活性性與溶溶液中中硫酸酸鹽匹匹配鋁活性性低、、溶液液中SO3低：形成AFt，凝凝結(jié)正正常鋁活性性高、、溶液液中SO3高：形成AFt，凝凝結(jié)正正常鋁活性性低、、溶液液中SO3高：形成AFt和二二水石石膏，，1“假凝凝”鋁活性性高、、溶液液中SO3低：形成AFt、AFm、1C4AH13，“急急凝””，““欠1硫型””（4））混合合材料料的種種類摻加大大量混混合材材和摻摻和料料都有有助改改善相相容性性，但但火山山灰摻摻量過過多后后，需需水量量增加加。（5））水泥泥細度度狀態(tài)態(tài)熟料為為細粒粒（＜＜3μμm））超多多：比表面面積增增大，，1到相容容性差差密實堆堆積的的粒度度分布布：需水量量少，，相容容性好好P.O42.5水水泥：：比表面面積≥≥450m2/kg，相相容性差；；中位位粒徑徑≤14μμm，，相`容性變變差水泥圓圓度系系數(shù)：：愈圓，，相容容性愈愈好（6））水泥泥存放放時間間與溫溫度：：長好，，溫度度‘低好（7））水泥泥需水水量：：P小好好（8））水泥泥凝結(jié)結(jié)時間間：適當長長好，，如2-3h6、砼砼的收收縮與與裂縫縫（1）水泥泥收縮造成成的砼裂縫縫：化學收縮：：7%-9%。C3A大，細度度細水化`快，但AFt高好塑性收縮：：沉降、失水水、化學反反應造成的。塑性階階段夏天砼砼表面大量失水溫度收縮：：水化熱造成成砼內(nèi)外溫溫差。大體積砼。夏夏天溫度高高，水化`快。干燥收縮：：水泥石毛細細孔水蒸發(fā)發(fā)造成的。。`夏天砼表面面水蒸發(fā)快快。碳化收縮：：砼表面Ca(OH)2與CO2反應生`成CaCO3造成。自收縮：在恒溫、恒恒濕下，水水泥化學反反應造成。（2）預防防收縮的措措施：減少水泥收收縮熟料礦物組組成：高C3S+C2S，低C3A或高`SO3細度狀態(tài)：：最佳顆粒級級配、堆積積密實、球形化、比比表面積不不宜過高。。混合材料：：粉煤灰有益益。減少砼收縮縮配合比：石、砂密實實堆積水灰比：適當小養(yǎng)護：加強初期水水養(yǎng)護大體積砼：：采用低水化化熱水泥摻和料：粉煤灰有益益三、提高水水泥質(zhì)量途途徑分析1提高高水泥熟料料活性(1)選選擇最佳熟熟料率值熟料配料的的三率值決決定了熟料料的礦物組組成和熟料料的活性狀狀況。企業(yè)業(yè)應根據(jù)原原燃材料實實際、易燒燒性和窯爐爐的熱工狀狀況，選擇擇最佳的熟熟料率值。。在熟料率值值選擇和確確定中應努努力提高硅硅酸鹽礦物物（C3S+C2S)含量量，回轉(zhuǎn)窯窯可在75%以上。。在這個基基礎上適當當提高C3S含量，，適當調(diào)整整C3A含含量，適適當降低C4AF含含量。硅酸鹽水泥泥熟料礦物物組成的反反應特性礦物組成硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣C3SC2SC3AC4AF含量/%37～60最多15～37次之

7～15少

10～18少

水化速度較快慢快中水化熱中低高中強度高早期低后期高低中(抗折強度)耐化學侵蝕中良差優(yōu)干縮性中小大小窯型KHSMIM預分解窯0.88-0.912.4-2.81.4-1.7不同窯型硅硅酸鹽水泥泥熟料率值值的參考范范圍(2)強化化燒成快速速冷卻迅速升高燒燒成溫度，，使熟料礦礦物迅速形形成，A礦礦和B礦礦晶體尺寸寸較小，約約為10-30um，且分分布均勻時時，熟料活活性最高。。相反，如如果熟料易易燒性差，，如生料細細度粗，有有難燒的石石灰石，或或緩慢升高高燒成溫度度，會使A礦尺寸寸增大到50-100um，B礦尺寸增增大到30-50um，此此時，熟料料活性會降降低。熟料礦物都都有不同的的溫度變體體，各種變變體的水化化速度和強強度是不同同的?？焖偎倮鋮s可使使A礦、、B礦的高高溫變體在在常溫下穩(wěn)穩(wěn)定下來，，對熟料活活性有利。。一般認為，，熟料從1250-1150℃開始快速冷冷卻可以獲獲得最高的的強度?？炜焖倮鋮s還還可以形成成一定的玻玻璃體，它它對熟料活活性有利。。重視微量組組分對熟料料活性的影影響。K2O、、Na2O、SO3、Cl-等微量組分分在數(shù)量較較少時對熟熟料活性影影響不明顯顯，但超過過一定數(shù)量量后對熟料料煅燒工藝藝和活性會會造成很大大影響。欠燒的熟料料活性低是是眾所周知知的。過燒燒的熟料，，如熔融的的熟料，其其活性低于于燒結(jié)的熟熟料。在還原氣氛氛中,被被還原的Fe2+進入C3S固溶體體中取代代Ca2+，并促使C3S在在冷卻時分分解。Fe2+進入β-C2S固溶溶體中，能能促使它向向г-C2S轉(zhuǎn)變變。2控制水泥的的細度狀態(tài)態(tài)目前我國水水泥企業(yè)幾幾乎都采用用80um篩篩余和比表表面積控制制水泥的粉粉磨細度，它對于控控制水泥性性能和充分分發(fā)揮水泥泥各組分的的作用是遠遠遠不夠的的。相同篩篩余或比表表面積的水水泥性能會會有很大差差別，為此應全面面考慮磨制制水泥的細細度狀態(tài)，，包括：細細度（篩篩余和比表表面積）、、顆粒分布布、顆粒形形貌和堆積積密度。(1)水泥泥顆粒分布布對水泥性性能的影響響對于相同組組分（熟料料、混合材材和石膏））水泥而言言，水泥的的顆粒分布布決定水泥泥的性能，，如水化速速度、水化化熱、強度度、需水量量等.水泥顆粒級級配對水泥泥性能產(chǎn)生生的各種影影響，主要要是因為不不同大小顆顆粒的水化化速度不同同，測定結(jié)結(jié)果是：國內(nèi)外試驗驗研究證明明，水泥顆顆粒級配對對水泥性能能有直接影影響，目前前比較公認認的水泥最最佳顆粒級級配為：3-32um顆粒對對強度增長長起主要作作用，其間間粒度分布布是連續(xù)的的，總量不不低于65%。16-24um的顆顆粒對水泥泥性能尤為為重要，含含量愈多愈愈好。<3um的細細顆粒，易易結(jié)團，不不要超過10%。。＞65um的顆粒活活性很小，，最好沒有有。在通常細度度的水泥中中，可能有有20-40%的的熟料對對混凝土強強度增長沒沒有發(fā)揮作作用。如何何挖掘熟料料活性潛力力，改善水水泥性能，，應根據(jù)水水泥強度等等級、混合合材狀況和和具體粉磨磨工藝，確確定合理顆顆粒級配。。(2)水水泥顆粒粒形貌對水水泥性能的的影響水泥顆粒形形貌通常用用圓度系數(shù)數(shù)表示，正正圓形顆粒粒圓度系數(shù)數(shù)等于1，其他形形狀都小于于1。國國外水泥的的圓度系數(shù)數(shù)大多在0.67左右，，我國部分分大中型水水泥企業(yè)水水泥的圓度度系數(shù)波動動在0.51-0.73之之間，平均均值為0.63。。（3）最佳佳堆積密度度理論水泥顆粒的的堆積密度度對配制出出的混凝土土施工性、、強度和耐耐久性有很很大影響，，水泥顆粒粒的堆積密密度最佳時時，混凝土土性能最好好。（4）改進進粉磨工藝藝磨機改造在磨機改造造中可使用用史密斯公司司的康必丹丹磨技術及及其它各種種新型襯板板、隔倉板板和研磨體體技術。研研磨體級配配和尾倉的的小型研磨磨體對于改改善水泥顆顆粒分布和和顆粒形貌貌具有重要要作用。如合肥院院高細磨水水泥顆粒圓圓度系數(shù)可可達0.70以上上；沈陽水水泥機械研研究所的磨磨機改造技技術，可明明顯改善水水泥的顆粒粒分布，提提高圓度系系數(shù)。輥壓機(或或立磨)與與球磨機組組合采用輥壓機機(或立立磨)與球球磨機聯(lián)合合的粉磨工工藝，可明明顯改善水水泥顆粒形形貌，圓度度系數(shù)可達達0.58-0.73，水泥泥顆粒分布布也很好。。采用高效選選粉機的閉閉路磨帶高效選粉粉機的閉路路磨工藝，，通過改變變選粉機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、風量量等可按需需要調(diào)整水水泥的顆粒粒分布，而而開路磨及及帶離心選選粉機、