浅谈降低水泥标准稠度需水量的途径

摘要：本文是针对降低水泥标准稠度需水量问题的探讨。笔者结合了相关的理论知识和自己的实践经验，首先介绍了水泥标准稠度需水量的概念与组成部分，然后就实际的降低水泥标准稠度需水量的对策展开了详细的论述。

关键词：水泥 ； 标准稠度需水量 ； 水灰比

前言：水泥需水量是反映水泥性能的重要指标之一，它直接关系到了混凝土的水灰比，进而可以影响到混凝土的强度和耐久性。影响水泥标准稠度需水量的因素有很多，如本文中提到的原材料种类、粉磨工艺与烧成度，物料颗粒特性等，而怎样在确保混凝土质量和成本的基础上，通过合理的技术手段来降低水泥标准稠度的需水量，满足其高性能的配制要求，是现阶段许多水泥厂商都需要面临的棘手问题，也是确保水泥企业持续、健康、稳定发展的重要基础。

一、水泥标准稠度需水量概述

水泥净浆在特定用水量和测试方法下所达到的稠度称之为水泥的标准稠度，而水泥标准稠度需水量则是指能够使水泥浆体达到一定流动性与可塑性时所需要的拌合水量，它是水泥净浆需水性的一种体现。根据相关的研究，水泥标准稠度需水量由以下几部分组成：①满足水泥的初期水化反应的称为水化水；②水泥中如果含有疏松多孔组分，会将水分吸收到孔隙内部，此部分水为吸附水；③填充水泥颗粒间隙的水为填充水；④使水泥颗粒表面湿润，并且能够在表面形成一层足够厚的水膜的水为表层水。在上述四部分用水量当中，水化水为水泥水化诱导期开始之前被新生成水化物相所结合的水量，主要取决于水泥中C3A的转化量，一般在总用水量中所占比例为10%以下。而填充水（填充原始水泥颗粒间缝隙的水）和在水泥颗粒表面形成足够厚度的水膜等物理结合水，则占到了总比例的90%以上。

一般情况下，水泥的需水量和混凝土的需水量是成正比例关系的，即水泥需水量小时混凝土单位需水量也小，水灰比就越小，此时的混凝土浇筑后强度高，耐久性好。而当水泥需水量大时就需要大量的水来拌合混凝土，容易导致混凝土浇筑后产生干缩性裂缝，降低混凝土的强度和耐久性。所以，从建筑工程质量的角度来讲都想选择需水量较少的水泥，这就要求水泥厂商在生产过程中尽量降低水泥标准稠度的需水量，从而满足建筑施工单位的需求。

二、降低需水量的主要措施

1.选择低碱原料

水泥中的高碱原料不仅有可能降低成品质量，影响熟料的煅烧，而且当混凝土添加减水剂时，水泥中的高碱性原料对减水剂的适应性差，容易引起碱骨料反应从而降低混凝土的质量。因此，水泥原材料中应尽可能地使用低碱原料。如果因为客观条件无法避免高碱性原料的使用，则可以在设计时适当考虑硫碱平衡，尽可能地让熟料中的碱硫酸盐化，从而降低高碱性原材料对混凝土的危害程度。

2.优化水泥颗粒级配

通过水泥需水量的组成分析，我们可以知道物理结合水（占总比例的90%以上）直接影响着水泥标准稠度的需水量，而物理结合水又主要取决于原始水泥颗粒间隙和水泥颗粒表面的大小。相关研究表明，当水泥原材料配比相同时，随着比表面积的增加，水泥的标准稠度用水量会增加，混凝土强度也随之增加，所以，在设计生产过程中可以通过优化水泥颗粒级配来改变颗粒的形貌，进而降低水泥标准稠度的需水量。实际的水泥生产工艺，可通过磨粉工艺来实现这一目的。一般情况下，磨粉效率越高，其颗粒的级配也越窄，颗粒球形度也就越小。以辊压机预粉磨系统来讲，球磨机的配球和操作参数可以直接决定颗粒的级配与球形度，因此可在操作时控制好物料在磨机内的流速，从而改善成品的颗粒级配，降低水泥需水量。此外，还可以在熟料的粉磨过程中加入一定量的石灰石，这样既能提高粉磨效率，又可降低水泥需水量。但需要注意的是，在实际的生产过程中，水泥的磨粉工艺还会受到电耗、系统产能以及投资等诸多因素的影响，因此要综合考虑。

3.提高熟料中硅酸盐矿物含量

在生料配料时，可适当提高硅酸率并降低铝氧率，以此来提高硅酸盐矿物的含量。在生产阶段，则可以尽量提高烧成温度，并加速熟料的冷却，从而避免熟料轻烧或生烧。因为提高烧成温度能更好地煅烧硅酸率含量较高的熟料，进而提高硅酸盐矿物（尤其是C3S）的含量。另外，较高的烧成温度还可以提高燃烧的效率，确保物料之间充分反应和熟料矿物晶体发育完整，降低熟料的烧失量和f-CaO，从而起到节能降耗和降低标准稠度需水量的效果。

4.合理选择石膏类型

石膏在水泥中主要担当缓凝剂的角色，其作用为控制水泥的水化速率。水泥熟料中的C3A在水化过程中水化速度很快，其水化产物溶解度也大，只有让最初水化的C3A和溶解的CaSO4全部转化为水化硫铝酸钙时，才能达到缓凝并且降低水泥需水量的目的。根据水泥中C3A的含量以及活性，选择恰当的溶解速率的石膏，来实现硫酸盐匹配的最佳化，便可以有效降低水泥的需水量。现阶段市场中常用的工业石膏类型有天然石膏（二水石膏）、硬石膏、脱硫石膏以及半水石膏等。其中，天然硬石膏和其它类型的石膏相比，其溶解速率相对较慢，有利于控制水泥的需水量。与天然石膏相比，脱硫石膏对水泥性能的影响很小，随着脱硫石膏掺量的增加，水泥需水量相应减少。而半水石膏的溶解速率是这些石膏类型中最快的。半水石膏遇到水后会迅速溶解、扩散，并析晶产生二水石膏，二水石膏又和熟料中的矿物反应生成钙巩石，此时就需要大量的水分，进而增加了水泥的需水量。

结语：随着我国建筑行业的不断发展，建筑施工中对于混凝土的质量要求越来越高，因而水泥需水量和混凝土质量的关系也正引起了建筑企业的重视。再加上当前的各类工业生产中都在积极提倡绿色、节能、降耗以及可持续发展理念，因此怎样合理解决水泥需水量过高、提高水泥性能的问题，不仅是水泥生产厂商急需解决的技术瓶颈，更是整个行业可持续发展的重要保障。

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王建娟 女 河南滑县人 1983年9月生 硕士研究生 现就职于博爱金隅水泥有限公司