水泥工藝外加劑技術(shù)及應(yīng)用分析

楊 曉 賀眾宜

（1.身份證號(hào)：430502198112101516， 湖南 株洲 412000）

（2.身份證號(hào)：430223197807233217， 湖南 株洲 412000）

水泥工藝外加劑技術(shù)最早誕生于100 多年前的國外，后引進(jìn)至我國。作為水泥生產(chǎn)和使用的大國，我國水泥產(chǎn)量每年超過10 億噸。水泥使用量也隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長不斷攀升。傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)會(huì)消耗大量的自然資源和能源，其中有些為不可再生資源，加劇了生態(tài)環(huán)境的惡化，與我國當(dāng)前提倡的“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保理念嚴(yán)重違背。近十幾年來，我國相關(guān)部門加大了對(duì)水泥工藝的研究，企圖在提升水泥性能的同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的破壞。廣大科技工作者勵(lì)精圖治將不具備水化活性的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為具有膠凝性質(zhì)的材料，水泥工藝外加劑的廣泛使用是科學(xué)的、具有前瞻性的，大大提升了水泥性能、降低了對(duì)自然資源的損害。

1 水泥工藝外加劑的涵義

1.1 水泥工藝外加劑的定義

我們把為提高水泥產(chǎn)品性能和質(zhì)量、降低水泥生產(chǎn)成本而在水泥生產(chǎn)過程中添加的具有改善作用的物質(zhì)稱為水泥工藝外加劑。按國際標(biāo)準(zhǔn)，水泥工藝外加劑的參入量通常不高于1%，特殊情況下不得超過5%。

1.1 水泥工藝外加劑的種類

水泥工藝外加劑是添加在水泥混凝土中的化合物，包含有機(jī)物、無機(jī)物和化合物三種形態(tài)。其外觀多為棕黃色粉末或棕褐色粘稠狀液體，在各類建筑施工中廣泛使用。目前市場上水泥工藝外加劑的種類很多，主要包括早強(qiáng)劑、速凝劑、引氣劑、減水劑以及調(diào)凝劑、高效減水劑、灌漿外加劑、防滲劑等十七種。

1.3 工藝外加劑對(duì)水泥的影響

水泥工藝外加劑對(duì)水泥的影響主要體現(xiàn)在三方面：一是加快水泥干燥速度。外加劑具有吸水功能，在水泥混凝土的攪拌過程中添加外加劑可以加快水泥的干燥速度。二是揮發(fā)作用。水泥外加劑能使水泥中的水分完全揮發(fā)，使干燥過程更加徹底，從而達(dá)到增強(qiáng)水泥強(qiáng)度的目的。三是降低水泥價(jià)格。水泥通產(chǎn)以噸為單位計(jì)算價(jià)格，水泥外加劑能增加水泥的重量，進(jìn)而提升水泥的價(jià)格。

2 水泥工藝外加劑技術(shù)及應(yīng)用分析

相比較國外發(fā)達(dá)國家，我國在水泥工藝外加劑的研究和使用上相對(duì)較晚。作為最早使用外加劑的國家，德、美、英等國家的技術(shù)相對(duì)比較成熟，主要將其使用在生產(chǎn)助磨劑和混凝土材料方面。新興技術(shù)的介入彌補(bǔ)了我國起步晚的劣勢(shì)，在水泥礦化劑技術(shù)和晶種技術(shù)等方面都取得了不熟的成績，在速燒劑和助磨劑的研究上也取得了一定進(jìn)展。不同種類的水泥工藝外加劑需要不同的技術(shù)支持，外加劑的使用能有效影響生料的制備，關(guān)乎成品水泥的功能性和穩(wěn)定性。

2.1 外加劑技術(shù)在水泥生料制備系統(tǒng)中的使用

在水泥生料制備系統(tǒng)中常使用到的外加劑主要有晶種、礦化劑、生料助磨劑、生料速燒劑等。

1.1 晶種使用

在制備水泥生料時(shí)加入晶種可以大幅度提高生料結(jié)晶的速度，并有效縮短礦物成型的時(shí)間。在水泥生產(chǎn)企業(yè)制備生料時(shí)，可以將晶種和礦化劑按比例混合摻入材料中往往能取得事半功倍的效果。在使用過程中要注意控制摻入量，通常以1.5%—3%為最佳。

1.2 礦化劑的使用

礦化劑是參與水泥生料制備的重要外加劑，它能夠幫助分解碳酸鹽，提升早強(qiáng)礦物的形成時(shí)間，幫助改善水泥成品的品質(zhì)。礦化劑的使用比例有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，2%的摻入量是礦化劑使用的最佳。如超出此比例，會(huì)造成與使用初衷相反的結(jié)果。常見的礦化劑包括單礦化劑和符合礦化劑兩種形式。

1.3 生料助磨劑的使用

生料助磨劑通常在水泥生料制備階段使用，具有增強(qiáng)粉末的功能。在生產(chǎn)過剩中加入生料助磨劑后，它會(huì)包裹在物料的表面，提升物料表面的光滑度，減少物料顆粒間的摩擦。這一作用的結(jié)果就是大大增強(qiáng)了物料的流動(dòng)性，降低磨機(jī)的損耗提高磨機(jī)的性能。在實(shí)際生產(chǎn)中，可用作生料制備助磨劑的材料有很多，如：石墨、焦炭等都具有同樣功能。

1.4 生料速燒劑的使用

生料速燒劑主要用在生料煅燒處理環(huán)節(jié)，它能夠有效降低生料煅燒過程中對(duì)溫度的要求提高煅燒效率，具有節(jié)能減排降低資金投入的功效。在使用生料速燒劑助燃時(shí)要注意控制使用量，一般以0.5%—0.6%為最佳，切忌越多越好。合理的速燒劑使用量是水泥成品質(zhì)量和產(chǎn)量的保障。在使用生料速燒劑時(shí)有兩點(diǎn)需要特殊注意：一是制定科學(xué)合理的配料，嚴(yán)格控制煅燒過程和熱量配比。二是保證速燒劑摻入的均勻度。

2.2 外加劑技術(shù)在水泥制備系統(tǒng)中的使用

在水泥制備系統(tǒng)中經(jīng)常使用到的外加劑種類有緩凝劑、助磨劑、水泥激發(fā)劑、特種水泥外加劑。

2.1 緩凝劑的使用

一直以來，混凝土工程都是建筑行業(yè)的重要組成部分，對(duì)建筑的整體建設(shè)有著舉足輕重的作用。緩凝劑能夠延長水泥工藝凝結(jié)時(shí)間、延遲水和水泥反應(yīng)。在對(duì)大體積混凝土進(jìn)行終凝時(shí)，要嚴(yán)格控制時(shí)間，以6—8 小時(shí)為最佳。單一的改變配料方案無法實(shí)現(xiàn)對(duì)終凝時(shí)間的控制，只能起到微乎其微的效果。緩凝劑的使用突破了對(duì)時(shí)間控制的瓶頸，大大提升了控制效果。從物理角度出發(fā)，緩凝劑能吸收水泥礦物表層中的水分加速其干燥，防止水化問題的出現(xiàn)。另外，延長終凝時(shí)間能有效提升水泥的質(zhì)量。

2.2 助磨劑的使用

水泥助磨劑是一種改善水泥粉磨效果和性能的化學(xué)添加劑，可以顯著提高水泥臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、各齡期水泥強(qiáng)度，改善其流動(dòng)性。水泥助磨劑具有吸附功能可以將物料顆粒包裹其中，同時(shí)減小摩擦、增強(qiáng)物料光滑力的功能。水泥助磨劑可分為液態(tài)和固態(tài)兩種形式，不同形態(tài)的水泥助磨劑的摻入量也有所差別。在摻入固態(tài)助磨劑時(shí)，摻入比例應(yīng)為0.3%—1%，液態(tài)助磨劑的摻入比例則要低于0.01%。

2.3 水泥激發(fā)劑的使用

水泥的活性是水泥品質(zhì)的保障，為確保水泥成品的高品質(zhì)，各水泥生產(chǎn)企業(yè)會(huì)按照一定的比例添加水泥激發(fā)劑來維持水泥的活性。目前市面上出售的水泥激發(fā)劑的種類較多，其中以具有助磨增強(qiáng)功能的使用最為廣泛。此類激發(fā)劑的作用原理是激發(fā)劑護(hù)水泥引起的化學(xué)反應(yīng)，能增強(qiáng)助磨功能，提升磨機(jī)產(chǎn)量和成品水泥的硬度。在水泥生產(chǎn)中使用激發(fā)劑，可以提高強(qiáng)度、特別是后期強(qiáng)度，縮短凝結(jié)時(shí)間，改善安定性。在水泥強(qiáng)度相同的條件下，使用激發(fā)劑可以減少水泥熟料量10%，每噸水泥降低生產(chǎn)成本10 元左右。

2.4 特種水泥外加劑的使用

相對(duì)于一般土木建筑工程所用的通用水泥而言，特種水泥是指具有某些獨(dú)特性能，適合特定的用途，或能發(fā)揮特殊作用并賦予建筑物特別功能的水泥品種，包括特性水泥和專用水泥。其中特性水泥在某種性能上要突出于普通水泥。各水泥生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)常會(huì)按工程要求生產(chǎn)具有某項(xiàng)性能的特種水泥，這時(shí)就會(huì)用到特殊的外加劑。不同性能的外加劑會(huì)具有特定的優(yōu)勢(shì)和特征。

3 結(jié)束語

綜上所訴，隨著建筑種類的不斷增多，水泥外加劑的種類也在相應(yīng)發(fā)生變化。外加劑的使用能大幅度提高水泥的功能性和水泥成品的品質(zhì)，是推動(dòng)水泥和建筑行業(yè)發(fā)展的得力工具。