2010-05-11 09:44:47 来源:水泥人网

高性能水泥生产途径

摘要:

从混凝土的使用性能方面界定了高性能水泥的含义,阐述了水泥高性能化的主要途径,即优化熟料矿物组成、选择合理的粉磨工艺、采用非熟料的其他组分材料对水泥改性。

1 高性能水泥释义

随着混凝土工程的大型化、工程环境的超复杂化以及应用领域的不断扩大,人们对混凝土材料提出了高性能化的要求。作为混凝土的第一组分材料,水泥的性能是制备高性能混凝土(High Performance Conceret,缩写HPC)关键性的因素。笔者将用来制备HPC的水泥称之为高性能水泥。可见高性能水泥是与HPC互相匹配和适应的,并且体现在以这种水泥配制的混凝土具有高工作性、高强度、高耐久性。

高工作性主要表现为高流动性、高抗离析性、高保水性、高保塑性和高兼容性;高强度表现为早期相对强度高,强度绝对值高,强度衰减期较长;高耐久性主要表现为高抗渗性、高尺寸稳定性、高抗蚀性和高抗碱集料反应性等。

一种性能优良的水泥应当是上述3个方面的综合体现,而不是由某一方面性能指标(例如强度)的高低来衡量的。因为制备高性能混凝土除了要求水泥强度以外,还取决于水泥对混凝土制备工艺的适应性等因素。

笔者根据国内外资料和生产实践经验对高性能水泥理化性能提出表1所列技术标准 (在本文中暂且称做“标准”)。

2 高性能水泥生产技术途径

按照我国目前的工艺条件和技术水平,不论是回转窑厂还是立窑厂,生产高强度的水泥已经不太困难,但是目前市场上达到高性能水泥技术标准的为数不多。根据笔者的生产实践经验探讨一些改善水泥性能的途径。

2.1 优化熟料的矿物组成

2.1.1 关于C3S

一般认为C3S水化快,在水化过程中产生层状和凝胶状Ca(OH)2,对水泥水化初始形成的纤维状和片状骨架空隙起填充密实作用。它是强度骨干,而且耐磨性好,干缩性小。但从3d到28d,水泥抗折强度的增进率随C3S含量的增加而减小,而抗压强度的增进率却明显增大,这就说明水泥石的脆性增大,抗裂性变差。此外,C3S的水化放热量及放热速率都较大,仅次于C3A
,这对大体积混凝土的施工是不利的。

2.1.2关于C2S

C2S水化速度特别慢,约为C3S的1/20。C2S的最大优点是水化热低,抗水性好,后期强度高,在1年之后可赶上C3S。此外,C2S的干缩性最小,水化28d后的收缩值约为C3S的1/4。也有人认为C2S在水化早期对水泥石抗折强度的贡献大于抗压强度,它是低需水性水泥的主要矿物。

2.1.3 关于C3A

C3A在水泥石4种矿物中水化、凝结速度最快,是水泥石产生早强的主要矿物。但是,C3A强度绝对值不高,而且后期产生倒缩现象,C3A水化放热量大且集中,水化后通过层间水的蒸发以及形成的水化产物在转型过程中体积缩小而产生较大的收缩。此外,C3A水化需水量较大,对水泥拌和物的流动性不利;C3A含量高,水泥石的抗硫酸盐侵蚀性能差。

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