再說水泥生產(chǎn)和混凝土的匹配
2006-05-10 00:00
2000 年筆者曾發(fā)表過關(guān)于水泥生產(chǎn)工藝的進(jìn)步與混凝土性能的關(guān)系的意見[1]。近年來水泥生產(chǎn)者已對此頗為關(guān)注，是很好的現(xiàn)象。不過有些說法似有矯枉過正之嫌，因此再贅言幾句。
1 關(guān)于鋁率
水泥中C3A 過高，對混凝土所要求的低流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失、防止早期開裂以及抗腐蝕等耐久性能不利，已是共識(shí)。于是就有了提倡低鋁率( P) 之說。欲將其控制在0.9～1.1 范圍內(nèi)。然而低鋁率可使熟料燒成范圍狹窄，容易引起熱工制度不穩(wěn)，產(chǎn)生飛砂料的可能性增大，在窯的“長徑比”較大而窯速不快的情況下還有結(jié)圈的危險(xiǎn)； 并且對煤質(zhì)的要求很高。當(dāng)今二次燃料的應(yīng)用已是必然的形勢下，提高燃料品質(zhì)也難。當(dāng)然在條件合適時(shí)一定要用低鋁率也不是不可行，但并不適合大多數(shù)情況。因此水泥生產(chǎn)者應(yīng)找出一個(gè)平衡點(diǎn)，既要降低C3A 含量，又要使窯能優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能耗和長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。筆者認(rèn)為，將C3A控制在≤8%就可以了。理由如下：
1) 在高硅率條件下，鋁率控制在通常的1.7 左右可以將C3A 控制于此值。而鋁率為1.7 可使液相在1 280℃大量生成，不致使過渡帶后移，而過渡帶后移恰恰是生成飛砂料的主要原因。
2)ASTMC989- 94a 關(guān)于細(xì)磨水淬礦渣的標(biāo)準(zhǔn)附錄X2 中：細(xì)磨礦粉(GGBS) 中Al2O3 的含量7%~8%時(shí)以50%的配比與I 型水泥( 含12%C3A) 混合可得與V 型水泥同樣的抗硫酸鹽侵蝕的效果。如GGBS中Al2O3 含量>18%，水泥中C3A 含量為8%~12%，GGBS 的摻量又<20%，反而對抗硫酸鹽性能不利。
因此可以認(rèn)為熟料中C3A 含量設(shè)在8%不算太高。既然一定量的混合材可以改善混凝土的性能已為大家所接受，摻有混合材后水泥中Al2O3 含量可以大幅度下降，那么就不必僅顧一端而使水泥廠的利益受損。所以應(yīng)提倡將高爐礦渣分別粉磨，還有粉煤灰，以各種不同的配合，為用戶提供最適用的水泥，更有調(diào)節(jié)顆粒級配的作用。
2 關(guān)于水泥的細(xì)度
水泥生產(chǎn)是耗能大戶。經(jīng)歷了近百年的努力，好不容易才將熟料熱耗降到3 000kJ/kg 以下，水泥電耗降到90kWh/t 以下。熟料中硅酸鹽礦物含量隨窯的規(guī)格日趨增大而越來越多，潛在的水硬性越來越高，就應(yīng)該加以充分利用。也就是將水泥磨得細(xì)一點(diǎn)，充分發(fā)揮其強(qiáng)度，才對得起所耗的能源以及排放CO2 產(chǎn)生的溫室效應(yīng)。否則豈非暴殄天物。那么如何給混凝土行業(yè)提供適用的水泥呢？ 辦法是有的：
控制水泥顆粒級配，將其均勻性系數(shù)n 控制在1 左右。關(guān)于這方面喬齡山先生已有多篇文章發(fā)表，因此就不必贅言了。科技的進(jìn)步是符合“否定之否定”法則的。20 余年前還提倡球磨圈流系統(tǒng)，除降低能耗外，高n 值即較開流球磨同細(xì)度時(shí)強(qiáng)度高也是理由之一。如今不適用了。當(dāng)然回過頭用開流球磨，電耗太大，得不償失。因此對于小規(guī)模的水泥廠選用輥壓機(jī)加開流球磨的系統(tǒng)是合理的。然而該系統(tǒng)比較復(fù)雜，廠房也高大，電耗比輥壓機(jī)或立輥磨終粉磨系統(tǒng)要高不少。而現(xiàn)在大型立輥磨終粉磨可以做到將n 控制在1.1?？梢哉J(rèn)為，選用立輥磨，從電耗、性能和投資等各方面來看，是都能接受的平衡方案。
控制了均勻性系數(shù)，可以減少需水量，但仍不能徹底解決早期裂紋問題。于是可采用喬齡山先生推薦的德國用少量磨得較粗的粒狀高爐礦渣粉(GGBS) 來調(diào)節(jié)過細(xì)顆粒的百分比以及n 值。
當(dāng)然，GGBS 粗了，同樣的摻量，強(qiáng)度尤其是早期強(qiáng)度會(huì)下降。也就是說對不同的工程應(yīng)選用不同級別的水泥，當(dāng)需要高強(qiáng)時(shí)就用細(xì)的GGBS。所以，舊話重提，水泥企業(yè)應(yīng)設(shè)有配制廠，以適應(yīng)不同的市場需要。
3 向混凝土界進(jìn)一言
產(chǎn)生早期裂紋的原因，大部分不在水泥，要想想選用水泥的品種、級別是否恰當(dāng)，施工方法和早期養(yǎng)護(hù)方法是否適應(yīng)水泥工藝進(jìn)步所帶來的變化。打個(gè)不太恰當(dāng)?shù)谋确剑?現(xiàn)在電子產(chǎn)品琳瑯滿目，許多都用直流電，電廠發(fā)的是交流電，加個(gè)變流器就是了，不用要求電廠只許發(fā)直流不許發(fā)交流電。而且水泥廠以低成本生產(chǎn)性能穩(wěn)定的適用水泥，當(dāng)對混凝土企業(yè)同樣有利，何樂而不為？ 雙方協(xié)商，共同努力，制造雙贏。萁豆同根生，相煎毋太急，如何？
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