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      疑難技術問答
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      1、GB/T 1346—2011《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》與舊標準GB/T 1346-2001相比有哪些變化?
      ——將“每只試模應配備一個大于試模、厚度2.5mm的平板玻璃底板或金屬底板”改為“每個試模應 配備一個邊長或直徑約100mm、厚度4mm~5mm的平板玻璃底板或金屬底板”(見4.2,2001年版的4.2)
      ——將量筒或滴定管的精度由“最小刻度0.1mL,精度1%”改為“精度±0.5mL”(見4.7,2001年版 的4.7);
      ——將“拌和結束后,立即將拌制好的水泥凈漿裝入已置于玻璃底板上的試模中,用小刀插搗,輕輕振動數次,刮去多余的凈漿”改為“拌和結束后,立即取適量水泥凈漿一次性將其裝入已置于玻璃底板上的試模中,漿體超過試模上端,用寬約25mm的直邊刀輕輕拍打超出試模部分的漿體5次以排除漿體中的孔隙,然后在試模上表面約1/3處,略傾斜于試模分別向外輕輕鋸掉多余凈漿,再從試模邊沿輕抹頂部一次,使凈漿表面光滑。在鋸掉多余凈漿和抹平的操作過程中,注意不要壓實凈漿”(見7.3,2001年版的7.3);
      ——將“到達初凝或終凝時應立即重復測一次,當兩次結論相同時才能定為到達初凝或終凝狀態!   改為“到達初凝時應立即重復測一次,當兩次結論相同時才能確定到達初凝狀態,到達終凝時,需要在試體另外兩個不同點測試,結論相同時才能確定到達終凝狀態!保ㄒ8.5,2001年版的8.5條);
      ——將“每個雷氏夾需配備質量約75g~85g的玻璃板兩塊”改為“每個雷氏夾需配兩個邊長或直徑約80mm、厚度4mm~5mm的玻璃板”(見9.1,2001年版的9.1);
      ——將“另一只手用寬約10mm的小刀插搗數次,然后抹平”改為“另一只手用寬約25mm的直邊刀在漿體表面輕輕插搗3次” (見9.2,2001年版的9.2);
      ——將“拌和結束后,立即將拌制好的水泥凈漿裝入錐模中,用小刀插搗數次,輕輕振動數次”改為“拌和結束后,立即將拌制好的水泥凈漿裝入錐模中,用寬約25mm的直邊刀在漿體表面輕輕插搗5次,再輕振5次” (見10.3.2,2001版的10.3.2);
      ——將“用調整水量方法測定時,以試錐下沉深度28mm±2mm時的凈漿為標準稠度凈漿”改為“用調整水量方法測定時,以試錐下沉深度30mm±1mm時的凈漿為標準稠度凈漿!保ㄒ10.3.3,2001年版的10.3.3)。

       

      2、GB/T 26748-2011《水泥助磨劑》代替JC/T 667-2004《水泥助磨劑》主要有哪些區別?
      2012年3月1日國家標準《水泥助磨劑》GB/T26748-2011正式實施,在助磨劑行業掀起了一個學習宣貫新國標的熱潮。國家標準抬高了進入行業的“門檻”,濟南大學教授國內知名水泥助磨劑專家陳紹龍結合行業,談了自己的體會。仔細想想,把“國標”比作“門檻”也不無道理:進得來,這就是一個“門”;進不來,那它就是一道“檻”! 
        1.定義:在助磨劑的定義中,增加了人性化、為客戶著想的內容!安粨p害人體健康和水泥混凝土性能”這就意味著,助磨劑的研發,從原料選擇開始,就必須注意:頭等大事就是“環保、無害”!要保證生產工人和使用者的健康與安全。還要保證不危及水泥的終端用戶——混凝土、建筑工程,以利其“百年大計,質量第一”! 
      另外,此條文字中,又把水泥助磨劑復雜的分類方式簡化為:液體和粉體兩種,便于在助磨劑的選擇和使用中認知和區分。
          2.助磨效果:水泥助磨劑的主要功能就是在粉磨過程中起助磨作用,不要讓其他作用“喧賓奪主”。經實踐證明,在小磨試驗中,摻助磨劑的水泥與不摻助磨劑的水泥相比,45μm篩的篩余變化普遍比較明顯,而比表面積變化不太明顯。這是由于助磨劑容易改變顆粒的形貌,有利于出磨物料中顆粒的球形化,至使在勃氏比表面積測試中,氣體透過水泥層的阻力減小,從而使測得的比表面積比實際的要低,造成了比表面積變化不大的“假象”;因此,助磨效果看產品的45μm篩的篩余值變化比較方便、容易。
        3.對水泥性能的影響:水泥性能變化指標中,刪除了水泥膠砂流動度相對值不大于105%上限、保留了下限值相對值不小于95%;同時,增加了氯離子絕對值增加不大于0.01%,這使助磨劑能夠適應國家標準《通用硅酸鹽水泥》GB/T175-2007的要求,更好地實現水泥產品中的氯離子含量不大于0.06%。
        因為該標準中規定的是水泥性能的變化量,所以,在水泥企業應用助磨劑之前,助磨劑生產廠和水泥廠在簽訂購銷合同時,就應該共同采集水泥試樣、并測試未摻助磨劑的水泥性能相關指標,以了解用戶水泥配比與性能現狀。
        4.對混凝土性能的影響:國家標準與行業標準對比,摻助磨劑前后,對混凝土性能變化的指標要求沒改動;但是,國標中明確規定了試驗樣品制備時,助磨劑摻量按“內摻法”計量。無論是助磨劑對水泥性能的影響、還是助磨劑對混凝土性能的影響試驗樣品制備,粉體助磨劑等摻量代替水泥,液體助磨劑等摻量代替拌合水;并注意混合均勻后,再進行試驗。國家標準中,增加了附錄B《混凝土試驗》,具體規定了試驗的操作方法。
        值得注意的是:對每種摻有助磨劑的水泥和對應的空白水泥應在不同的日期拌制兩批混凝土,但同一批摻助磨劑水泥和對應的空白水泥的混凝土應在同一天完成。
        5.勻質性指標:國家標準要求助磨劑生產企業,當助磨劑產品定型后,生產廠的控制值應固定,不隨批次的變化而變化。同時,要保持產品質量的均勻性,無刺激性氣味,含固量、含水量、密度、PH值等指標波動范圍,不能超過標準中規定的助磨劑的勻質性指標要求。這是行業標準中沒有的內容,充分地體現國家標準對助磨劑質量的嚴格要求。既照顧了助磨劑生產廠產品配方的特殊性,又考慮了“對用戶負責”的助磨劑質量均勻性。
        作為助磨劑生產企業,首先要加強生產管理,確定適宜的內控指標;接下來就要提升企業的裝備水平,加大技術改造力度,盡快實現計算機控制的自動化生產模式,消除人為的影響因素,確保助磨劑產品優質、均勻。
        6.穩定性:我國液體助磨劑的使用量逐年增多,目前已占到助磨劑市場的80%以上。由于北方地區溫差變化較大,許多水泥企業對液體助磨劑提出了穩定性的要求:不應析晶和分層。國家標準增加了行業標準中沒有的這一部分內容,同時還規定:“-10℃放置28天后上層液體含固量與20℃含固量差不大于3%”,這樣可以保證用戶在環境溫度較低時,還能正常使用。因此,助磨劑生產企業應該在產品出廠之前,在冰箱或冰柜內先做一下產品冷凍試驗,如果發現穩定性問題,應及時調整、解決。
        7.批號與取樣:國家標準將原來行業標準中的產品“編號”改為了“批號”;同時規定了液體助磨劑不超過100噸為一個批號,而粉體助磨劑仍為50噸一個批號。并且強調:同一批號的產品應混合均勻。
        為了便于行業內的檢查和對比,國家標準對取樣方法上做出了具體的規定:“液體助磨劑在進儲存器前從至少三點取樣后混合,樣品總量不少于200毫升,粉體助磨劑樣品在每批號的20個點上取0.5千克的等量樣品,混合后縮分至200~300克,粉磨后全部通過0.9毫米方孔篩,并混合均勻!边@樣,統一和規范了相關業務人員的可操作性。
        8.出廠檢驗:國家標準有別于行業標準,對出廠檢驗項目和出廠檢驗判定,做出了明確規定。檢驗項目以勻質性指標為主,也包括生產廠家與用戶雙方約定的其他項目。出廠檢驗判定規定:出廠檢驗符合勻質性指標要求時,判該批號助磨劑為合格品。任何一項不符合要求,則判該批號助磨劑為不合格品。
        由此看來,助磨劑生產企業對產品的勻質性一定要引起足夠的重視;同時,國家標準的規定,有利于水泥企業對助磨劑產品的使用與監督。
        9.型式檢驗:國家標準增加了附錄C《水泥助磨劑型式檢驗》,以對助磨劑產品進行全面地質量評定。附錄中規定了在六種情況下,應進行型式檢驗,重點是:正常生產時,每年由第三方檢驗一次。不言而喻,國家質量監督機構是最有資職承擔型式檢驗的部門。
         型式檢驗的內容包括:助磨效果、助磨劑對水泥性能的影響、助磨劑對混凝土性能的影響、勻質性指標和穩定性五個項目。檢驗結果全部指標都符合要求時,判定該助磨劑合格;任何一項不符合要求,則判該助磨劑不合格。
        10.交貨與驗收:國家標準增加了“交貨與驗收”的規定:“供需雙方可在書面協議中約定助磨劑的檢驗驗收項目、封存樣保存地點及存留時間。存留時間至少為90天。在90天內或供需雙方約定的時間內,當用戶對助磨劑質量有疑問時,供需雙方將封存樣送省級或省級以上國家認可的水泥質量監督檢驗部門進行型式檢驗!边@樣,有利于拓展助磨劑市場,建立和諧的供需關系,避免不必要的無序糾紛。
        國家標準《水泥助磨劑》GB/T 26748-2011替代了原建材行業標準《水泥助磨劑》JC/T667-2004,這是助磨劑行業健康可持續發展的一件大事。助磨劑企業必須認真地學習、宣貫,還要按照國家標準的要求,對本企業的助磨劑產品進行復驗和自查。找出問題和不足,及時對原料、配方、工藝及設備進行必要的調整與完善。


       

      3、為什么說混凝土的性能的不可模擬性?
         混凝土的性能(performance)例如耐久性、施工性,無法量化,無法模擬而快速預測,無法建立標準的檢測方法給出量化的指標。
      在實驗室檢測出的那些指標,只是反映不同(原材料的配合比)混凝土的本證(力學的、無力的、化學的)特性,也并不代表結構中混凝土性質的真值。由于是由統一標準方法和條件所檢測出的,就具有可比性。


       

      4、助磨劑對粉磨過程和水泥性能有哪些影響?
         按照助磨劑的主要作用,將助磨劑分為“提產型”和“增強型”的分類方法已經普遍被接受。準確地說,助磨劑的主要作用是影響水泥的粉磨過程和水化硬化過程。除此之外,還會對水泥粉體流動性、標準稠度用水量、粒度分布、水泥與減水劑相容性產生影響。助磨劑的加入會阻礙水泥中的石膏微粉吸附在熟料顆粒特別是C3A 的表面,破壞C3A 與石膏的良好匹配;還可能影響混凝土的耐久性。助磨劑對水泥性能的一些次要影響包括:水化熱、收縮、水泥砂漿的滲透與擴散及抗硫酸鹽侵蝕等,一些使用助磨劑期待的效果,如減少熟料用量、提高混合材料摻量及增加水泥產量等。助磨劑對粉磨過程和水泥水化硬化的眾多影響因素有兩個特點,一是因果層次遞進,二是多重作用。因果層次遞進是指助磨劑對某一指標產生影響,這一指標又進一步對另一個指標產生影響,如此多次遞進影響水泥性能。多重作用是指一些性能指標同時受多個因素影響。這兩個特點為確定助磨劑試驗方案及評價試驗結果提供了理論依據。并不是每一種助磨劑都會產生上述的所有影響。例如,三異丙醇胺是一種作用廣泛的助磨劑,它通過改變C4AF 的水化歷程, 一方面提高了C4AF 的強度貢獻,另一方面又促進了C3S 的水化。但三異丙醇胺對早期強度提高效果不太明顯,可以顯著提高后期強度,特別是可以明顯改善摻入石灰石后引起的后期強度下降。

       

      5、使用助磨劑應注意哪些事項?
         在水泥粉磨過程中,使用助磨劑后水泥的分散性和流動性會明顯提高,包球糊磨現象得到克服,磨內溫度和粉磨電耗下降,可達到增產、節電、多用混合材、少用水泥熟料的效果。此外,使用助磨劑后還能提高水泥成品中的3~30滋m 顆粒含量10%~20%,優化顆粒級配,從而實現優質、高產、節能的目的,特別是在物料需要細磨時,效果最顯著。隨著我國對不可再生資源的合理利用及企業節能意識的增強,助磨劑在水泥工業中的應用逐漸增多。當前市場上的助磨劑品牌很多,”提產“和”增強“的效果會受被粉碎物料的性質、細度要求、粉磨工藝等因素的影響,出現很大的差異。因此,選擇和使用助磨劑是一項科學嚴謹的工作,應注意以下事項: 
        一、使用助磨劑時,水泥生產企業應根據本企業入磨物料的性質進行化驗室小磨(或勾兌)比較試驗,然后優選方案進行大磨工業試驗,從而確定企業所需要的助磨劑規格型號。 
        二、水泥生產企業要考慮自身的粉磨工藝條件,應選擇與本企業工藝條件最相適應的助磨劑。 
        三、水泥生產企業要根據水泥粉磨細度(最好用45um )的下降值或比表面積的變化,分析水泥強度、凝結時間等指標的變化,以重新確定其產品質量控制參數。 
      總之,水泥生產企業應根據自身的實際情況,使用助磨劑時合理調整粉磨過程的相關參數,以達到提高產量、降低能耗、增加強度的目的。


       

      6、使用助磨劑對水泥中適宜石膏摻量有哪些影響?
         水泥中摻入助磨劑后提高了以流變性能確定的適宜SO3含量。為保證水泥良好的流變性能,需要重新進行水泥SO3含量的優化試驗。在沒有助磨劑存在的條件下,水泥水化初期的流動性主要由C3A活性與液相中控制。又是由水泥中石膏的數量和形態決定的。在水泥水化初期,如果C3A的數量、活性與相匹配,加水后幾分鐘便可產生極細小的近似球形的鈣礬石晶粒覆蓋在水泥顆粒表面,這一覆蓋層很薄沒有侵入或僅少量侵入顆粒間隙區,對顆粒的相對運動性能和水泥漿的稠度沒有或僅產生有限的干擾,水泥漿不會變稠失去流動性。
      助磨劑的加入對水泥的流變性能會產生多種形式的影響,同時對水泥中適宜SO3含量也會產生影響。水泥粉磨過程中,熟料顆粒帶正電荷,石膏帶負電荷。熟料與石膏共粉磨時,石膏微粉強烈吸附在熟料顆粒表面。這對C3A與石膏實現最佳匹配至關重要。助磨劑加入后吸附在熟料與石膏粉體的表面,阻礙了石膏微粉在熟料顆粒特別是C3A表面的吸附,影響C3A與石膏的最佳匹配,需要提高水泥中的SO3含量。


       

      7、減水劑的作用機理?
        (1)減水劑在水泥顆粒上的吸附
      減水劑一般為陰離子表面活性劑,分子結構中含有很多活性基團,可以吸附在水泥顆粒及其水化產物上,形成具有一定厚度的吸附層和一定的吸附形態,從而大大改變了固液界面的物化性質和顆粒之間的作用力。不少學者認為,水泥膠粒表面是帶正電的,隨著水泥的水化,水泥膠粒表面逐漸轉化成帶負電,當水泥和水接觸時后,表面活性劑就會聚集到帶異電荷的水泥顆粒表面,造成整個溶液中表面活性劑濃度迅速下降。大多數減水劑是一種聚合物電解質,在水泥漿的堿性環境中解離成帶電荷的陰離子和陽離子,同時大分子的陰離子以一定方式被水泥顆粒表面所吸附,并在水泥顆粒表面形成了一層溶劑化的單分子膜,造成水泥顆粒間的凝聚作用減弱,顆粒間的磨擦阻力減小,從而使水泥顆粒得以分散,水泥漿的流動性得以改善。
        (2)靜電斥力效應(DLVO理論)
      DLVO理論認為帶電膠體顆粒之間是雙電層重疊時的靜電斥力和粒子間的范德華力之間相互作用的結果。當加入減水劑后,減水劑的吸附改變水泥顆粒表面的電荷分布,降低了雙電層厚度,動電位提高,從而提高顆粒之間的分散性。這從電位測試數據可得到有力的證明。
        (3)空間位阻效應(mackor空間效應理論)
         DLVO理論用于解釋萘系和磺化三聚氰胺系非常完滿,但在解釋新型減水劑(氨基磺酸系和聚羧酸系減水劑)時卻遇到了困難,同時Uchikawa, Tanaka等人的研究結果也表明,靜電斥力理論適用于解釋分子中含有磺酸基的高效減水劑。而新型減水劑的Zeta電位普遍比較小,僅為萘系的50%,但仍然具有優異的減水作用,并且同時具有很好的保坍效果,其作用機理只有通過“吸附-空間位阻-分散”來解釋才比較合理。主要觀點為當兩個有聚合物吸附層的顆粒彼此接近時,在顆粒表面間的距離小于吸附層厚度的兩倍時,兩個吸附層就產生相互作用,產生嫡效應和滲透斥力效應,從而保持顆粒間的分散穩定性。該類減水劑分子骨架為主鏈和較多的支鏈組成,主鏈上含有較多的活性基團,依靠這些活性基團,主鏈可以“錨固”在水泥顆粒上,側鏈具有親水性,可以伸展在液相中,從而在顆粒表面形成龐大的立體吸附結構,產生空間位阻效應。由于為空間立體吸附,達到飽和所需的吸附量減少,動電位降低。氨基磺酸系和聚羧酸系減水劑的性能表明,空間位阻效應比靜電斥力效應具有更強的分散能力和保持分散能力。當然也不可忽視靜電斥力的協同作用。

       

      8、水泥廠生產控制中如何制訂水泥與減水劑相容性檢驗方案?
         1) 減水劑的飽和摻量、推薦摻量下的凈漿初始流動度、推薦摻量下的凈漿60min(30min)經時流動度和一定減水劑摻量下凈漿的保水性,共同組成了表征水泥與減水劑相容性的參數。
         2) 單一減水劑摻量的凈漿流動度法或Marsh筒法,檢驗過程便捷,能夠反映水泥與減水劑相容性除飽和摻量以外的所有指標,適合于水泥廠的日常生產控制使用。
         3) 單一減水劑摻量檢驗水泥與減水劑相容性,減水劑摻量宜比飽和摻量低0.1%。
         4) 使用基準減水劑可以使水泥與減水劑相容性檢驗結果具有橫向和縱向可比性。

       

      9、如何避免助磨劑對水泥與減水劑相容性不利影響?
         1) 選擇質量可靠的助磨劑,將水泥與減水劑相容性作為助磨劑的評價指標;
         2) 摻加助磨劑后重新進行水泥中石膏優化試驗;
         3) 選擇顯著增加后期強度的助磨劑,同時增加石灰石摻量;
         4) 關注助磨劑的堿含量;
         5) 控制水泥的粒度分布,在強度和流變性能之間尋求平衡。

       

      10、現代混凝土需要什么樣的水泥?
         1) 影響混凝土質量的水泥現狀主要是: 水泥比表面積太大, 早期強度太高而長期強度增長率低甚至倒縮, 實際強度浮動幅度太大, 不利于質量的均勻控制;不控制堿和氯離子含量; 不檢測開裂敏感性; 不提供與外加劑的相容性, 工程無法選定合適的水泥; 出廠水泥溫度太高, 難以控制混凝土結構中的溫度應力。
         2) 現代混凝土普遍使用減水劑以降低水灰比, 故其強度不再依賴于水泥強度, 現行提高水泥強度的技術路線不利于混凝土結構質量的穩定和長期性能, 不必再追求水泥向更高的強度發展; 水泥品種單一化不僅不利于水泥的發展, 而且也不利于市場經濟的發展。
         3) 現代混凝土結構需要水泥具有良好的勻質性和穩定性、低的開裂敏感性、與外加劑良好的相容性、有利于混凝土結構長期性能的發展以及無損害混凝土結構耐久性的超量成分。
         4) 思維方法和觀念應當適應客觀世界的發展而轉變, 產品應為用戶長遠利益的需要服務; 現代混凝土已大不同于傳統混凝土, 作為產品的水泥應當按混凝土的需要生產, 并按混凝土的規律檢驗。


                                                                本文由公司高級工程師、技術經理曾君/提供

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