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(運城市建材產品質量監(jiān)督檢驗站，山西 運城 044000)

引言

近年來，我國水泥行業(yè)依據國家產業(yè)政策的要求，走上了優(yōu)質、低耗、環(huán)保的發(fā)展道路，取得了一些重大突破。但是，水泥產業(yè)結構仍需要改革，向綠色水泥的方向發(fā)展?！熬G色水泥”概念的提出是符合我國水泥行業(yè)發(fā)展的，指的是能夠節(jié)省原材料、減少能源及資源損耗，降低生態(tài)環(huán)境中二氧化碳總排放量，提升水泥產品的實物質量。在不改變原有生產條件的基礎上，使用水泥工藝外加劑能夠提升水泥產品的質量，推動我國水泥行業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的道路。

大量的實踐證明，在使用水泥工藝外加劑后，既改善了水泥熟料的燒成條件，又提高了水泥的質量，更重要的是降低了能耗，節(jié)省了資源，使企業(yè)贏得了更大的效益，從而為水泥企業(yè)的發(fā)展注入了新的發(fā)展動力。

1 水泥工藝外加劑概述

1.1 定義

從總體上來說，水泥外加劑包含兩類：一是水泥混凝土外加劑；二是水泥工藝外加劑。而后者指的是在水泥生產階段，加入一些可以改善水泥產品性能、減少成本消耗的一小部分物質。通常來講，水泥工藝外加劑的加入量在1%～5%范圍內。

1.2 分類

一般來講，水泥工藝外加劑的分類方式不同，其包含的外加劑是有一定差別的。①根據摻入生產工序劃分，可將其分為兩類：生料外加劑與水泥粉磨用外加劑；②根據物理形態(tài)進行劃分，主要包括兩種：固態(tài)外加劑與液態(tài)外加劑；③根據外加劑所含的成分劃分，包括的種類較多，如有機外加劑和無機外加劑以及兩者混合的外加劑；④根據用途進行劃分，主要有助磨劑、速燒劑以及激發(fā)劑等多種。

1.3 發(fā)展狀況

水泥工藝外加劑技術最早是從國外發(fā)展起來的，國外最初應用的是水泥緩凝劑。近年來由于水泥工業(yè)的發(fā)展及需求的擴大，人們對水泥性能也提出了較高的要求，進而廣泛使用了水泥外加劑技術。如美國、德國等發(fā)達國家主要應用的是助磨劑以及可改善混凝土性能的一些外加劑。

我國水泥工藝外加劑技術的起步相對晚一些，但發(fā)展速度卻十分驚人。特別是近幾年速燒劑、助磨劑以及激發(fā)劑等的發(fā)展非常迅猛，這必然會促進我國水泥工業(yè)朝著綠色、環(huán)保以及高性能的方向快速發(fā)展。

2 水泥工藝外加劑的研究

2.1 方案設計

2.1.1 助磨劑

(1)單體水泥助磨劑。選擇幾類不同的助磨物質，根據摻入量的不同與水泥共同進行粉磨，再對助磨效果進行測定，同時還要對水泥性能進行檢測。

(2)復合水泥助磨劑。在單體水泥助磨劑研究的基礎上，再進行復合助磨劑試驗，并從中選擇出助磨效果最好，且不會對水泥性能產生不利影響的配比。

(3)助磨劑對摻加混合材料的水泥的影響。配制不同摻量混合材的水泥助磨劑，檢測助磨劑對摻加混合材的水泥性能是否產生影響。

2.1.2 礦化劑

(1)選擇合理的礦化劑材料，研究其摻入量不同對水泥生料易燒性是否會產生影響。

(2)對礦化劑摻量和煅燒溫度進行合理的選擇，進而對低溫煅燒水泥性能進行研究。

(3)對不同溫度下煅燒的水泥熟料進行微觀探究，同時對助燒機理進行深入分析和討論。

2.2 原材料

在試驗中所用的原材料主要包括以下幾種：水泥熟料、生料、石膏、粉煤灰、助磨劑以及礦渣等。

2.3 設備

試驗所用設備主要有：水泥試驗磨機、高溫電阻爐、膠砂攪拌機、破碎機以及壓力試驗機等。

3 水泥助磨劑對水泥水化的影響

3.1 助磨機理

盡管已有大量的學者對水泥助磨劑的機理進行了研究，但現(xiàn)有的助磨劑技術還不是非常完善。當前對助磨劑的應用研究還只是借助經驗法，并未建立一套更科學的助磨劑機理的理論指導體系。國外學者對助磨劑機理的研究可以概括為：通常助磨劑吸附于固體顆粒的表面，從而改善了顆粒結構特性；由于助磨劑吸附在顆粒表面，從而降低了顆粒表面力。在此基礎上，國內學者對助磨劑機理提出了一些自己的觀點：當助磨劑吸附到顆粒表面時，會使顆粒表面特性發(fā)生巨大變化；在進行粉磨時，因受多種力的影響，顆粒由團聚逐漸向大顆粒方向發(fā)展；在進入到球磨機后，粉磨速度與料、球間的作用頻率和效率為正比關系。

3.2 對水泥水化的影響

從整體上來看，由于助磨劑的使用，使得單位粉磨時間內水泥的比表面積增加，可大大提升水泥膠砂強度。若不考慮其他因素的影響，水泥強度的提升得益于水泥水化速度的加快和水化產物的增加。

4 水泥礦化劑對熟料煅燒的影響

4.1 礦化劑種類

對水泥生產企業(yè)來講，應用礦化劑的主要目的是提高熟料的產量，但卻往往忽視了有害氣體對生態(tài)環(huán)境的污染問題。在國外，很多國家對有害氣體的環(huán)境污染問題給予了高度重視，并且對粉塵、各種有害氣體以及重金屬提出了非常嚴格的限制要求。但我國水泥生產企業(yè)在現(xiàn)階段應用礦化劑的現(xiàn)象十分普遍，常用的礦化劑主要有螢石礦化劑、螢石鉛鋅尾礦礦化劑等。

4.2 礦化劑對熟料燃燒的影響

4.2.1 玄武巖對水泥熟料煅燒的影響

玄武巖對水泥熟料煅燒會產生一定的促進作用，特別是在低溫煅燒時，可降低水泥熟料中f CaO的含量。對水泥生料來講，如果玄武巖摻入量在4%，且煅燒溫度為1 350 ℃時，對水泥熟料的礦化效果非常好，而這時的f CaO總含量為2.1%；當摻入量為1%，且煅燒溫度為1 350 ℃時，水泥熟料的礦化效果非常好，但在此情況下f CaO含量卻只有1.3%。由此來看，玄武巖不適用于高鋁率的情況。

4.2.2 礦渣對水泥熟料煅燒的影響

大量的實踐證明，在生料中摻入礦渣可以提高水泥的強度。由于我國的水泥標準中規(guī)定的水泥強度等級依然偏低，礦渣的使用既能夠提高水泥的強度，又能避免礦渣污染環(huán)境的問題，可謂一舉兩得。有試驗表明，當煅燒溫度為1 300 ℃時，試樣顏色呈黑褐色，當放在空氣中進行冷卻后，有一部分被粉化，其原因是由于試樣內外部的溫差較大，進而產生了溫度應力，在此情況下試樣強度并不是非常高。當溫度繼續(xù)上升達1 350～1 400 ℃時，其燒結狀況是最好的。

4.3 低溫煅燒對水泥強度的影響

影響水泥水化速度的因素包含兩大類：一是礦物水化活性；二是熟料礦物表面形成的水化物覆蓋層性質。由于玄武巖以及礦渣中含有很多種微量元素，便于熟料中活性高溫多晶體在環(huán)境溫度下穩(wěn)定存在，因此會提高水泥強度。如果在低溫煅燒情況下，會對水泥強度產生巨大影響。

5 結語

總體來講，在廣泛應用水泥工藝外加劑后，既能從根本上解決水泥企業(yè)能耗高、環(huán)境污染等各種問題，又能提升水泥的性能。在今后的發(fā)展中，將工業(yè)廢棄物作為水泥助磨劑應成為重點研究的課題之一。為實現(xiàn)我國水泥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，水泥工藝外加劑具有廣闊的發(fā)展前景。因此，還需要對水泥工藝外加劑進行深入研究。

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