再說(shuō)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(guò)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(jiàn)[1]。近年來(lái)水泥生產(chǎn)者已對(duì)此頗為關(guān)注，是很好的現(xiàn)象。不過(guò)有些說(shuō)法似有矯枉過(guò)正之嫌，因此再贅言幾句。
1 關(guān)于鋁率
水泥中C3A 過(guò)高，對(duì)混凝土所要求的低流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失、防止早期開(kāi)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(shuō)。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(zhǎng)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(duì)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(shì)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(zhǎng)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(guò)渡帶后移，而過(guò)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(duì)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(hù)提供最適用的水泥，更有調(diào)節(jié)顆粒級(jí)配的作用。
2 關(guān)于水泥的細(xì)度
水泥生產(chǎn)是耗能大戶(hù)。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(lái)越多，潛在的水硬性越來(lái)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(duì)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(jí)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?？萍嫉倪M(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(kāi)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(guò)頭用開(kāi)流球磨，電耗太大，得不償失。因此對(duì)于小規(guī)模的水泥廠選用輥壓機(jī)加開(kāi)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(lái)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(wèn)題。于是可采用喬齡山先生推薦的德國(guó)用少量磨得較粗的粒狀高爐礦渣粉(GGBS) 來(lái)調(diào)節(jié)過(guò)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(shuō)對(duì)不同的工程應(yīng)選用不同級(jí)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(chǎng)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(jí)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(lái)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(mǎn)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(duì)混凝土企業(yè)同樣有利，何樂(lè)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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