水泥工艺外加剂研究概况
摘要：概述了水泥工艺外加剂的定义、分类和发展状况。本文主要阐述了水泥助磨剂、矿化剂的研究思路，并且也简要的论述了助磨剂对水泥水化的影响和玄武岩、矿渣等矿化剂对熟料煅烧的影响。
关键词：水泥工艺；外加剂；研究；概况；助磨剂；矿化剂
前言
就最近的年头来说，我国水泥行业依据国家产业政策的要求，走上了优质、低耗、环保的发展道路，取得了一些重大突破。可是，水泥产业结构仍需要改革，向绿色水泥的方向发展。“绿色水泥”概念的提出是符合我国水泥行业发展的，指的是能够节省原材料、减少能源及资源损耗，降低生态环境中二氧化碳总排放量，提升水泥产品的实物质量。在不改变原有生产条件的基础上，使用水泥工艺外加剂能够提升水泥产品的质量，推动我国水泥行业走可持续发展的道路。
经过很多的实践证明，在使用水泥工艺外加剂后，不仅改善了水泥熟料的烧成条件，并且又提高了水泥的质量，更重要的是降低了能耗，节省了资源，使企业赢得了更大的效益，从而为水泥企业的发展注入了新的发展动力。
1水泥工艺外加剂概述
1.1定义
从总体上来说，水泥外加剂包含两类：一是水泥混凝土外加剂；二是水泥工艺外加剂。而后者指的是在水泥生产阶段，加入一些可以改善水泥产品性能、减少成本消耗的一小部分物质。通常来讲，水泥工艺外加剂的加入量在 1%～5%范围内。
1.2分类
通常的来说，水泥工艺外加剂的分类方式不同，其包含的外加剂是有一定差别的。（1）根据掺入生产工序划分，可将其分为两类：生料外加剂与水泥粉磨用外加剂；（2）根据物理形态进行划分，主要包括两种：固态外加剂与液态外加剂；（3）根据外加剂所含的成分划分，包括的种类较多，如有机外加剂和无机外加剂以及两者混合的外加剂；（4）根据用途进行划分，主要有助磨剂、速烧剂以及激发剂等多种。
1.3发展状况
水泥工艺外加剂技术最早是从国外发展起来的，国外最初应用的是水泥缓凝剂。近年来由于水泥工业的发展及需求的扩大，人们对水泥性能也提出了较高的要求，进而广泛使用了水泥外加剂技术。如美国、德国等发达国家主要应用的是助磨剂以及可改善混凝土性能的一些外加剂。我国水泥工艺外加剂技术的起步相对晚一些，但发展速度却十分惊人。特别是近几年速烧剂、助磨剂以及激发剂等的发展非常迅猛，这必然会促进我国水泥工业朝着绿色、环保以及高性能的方向快速发展。
2水泥工艺外加剂的研究
2.1方案设计
2.1.1 助磨剂
（1）复合水泥助磨剂。在单体水泥助磨剂研究的基础上，再进行复合助磨剂试验，并从中选择出助磨效果最好，且不会对水泥性能产生不利影响的配比。
（2）单体水泥助磨剂。选择几类不同的助磨物质，根据掺入量的不同与水泥共同进行粉磨，再对助磨效果进行测定，同时还要对水泥性能进行检测。
（3） 助磨剂对掺加混合材料的水泥的影响。配制不同掺量混合材的水泥助磨剂，检测助磨剂对掺加混合材的水泥性能是否产生影响。
2.1.2 矿化剂
（1）对矿化剂掺量和煅烧温度进行合理的选择，进而对低温煅烧水泥性能进行研究。
（2）选择合理的矿化剂材料，研究其掺入量不同对水泥生料易烧性是否会产生影响。
（3）对不同温度下煅烧的水泥熟料进行微观探建材技术与应用，同时对助烧机理进行深入分析和讨论。
2.2设备
试验所用设备主要有：水泥试验磨机、高温电阻炉、胶砂搅拌机、破碎机以及压力试验机等。
2.3原材料
在试验中所用的原材料主要包括以下几种：水泥熟料、生料、石膏、粉煤灰、助磨剂以及矿渣等。
3水泥助磨剂对水泥水化的影响
3.1助磨机理
尽管已有大量的学者对水泥助磨剂的机理进行了研究，但现有的助磨剂技术还不是非常完善。目前对助磨剂的应用研究还只是借助经验法，并未建立一套更科学的助磨剂机理的理论指导体系。国外学者对助磨剂机理的研究可以概括为：通常助磨剂吸附于固体颗粒的表面，从而改善了颗粒结构特性；由于助磨剂吸附在颗粒表面，从而降低了颗粒表面力。在此基础上，国内学者对助磨剂机理提出了一些自己的观点：当助磨剂吸附到颗粒表面时，会使颗粒表面特性发生巨大变化；在进行粉磨时，因受多种力的影响，颗粒由团聚逐渐向大颗粒方向发展；在进入到球磨机后，粉磨速度与料、球间的作用频率和效率为正比关系。
3.2对水泥水化的影响
从整体上来看，由于助磨剂的使用，使得单位粉磨时间内水泥的比表面积增加，可大大提升水泥胶砂强度。若不考虑其他因素的影响，水泥强度的提升得益于水泥水化速度的加快和水化产物的增加。
4水泥矿化剂对熟料煅烧的影响
4.1矿化剂种类
对水泥生产企业来讲，应用矿化剂的主要目的是提高熟料的产量，但却往往忽视了有害气体对生态环境的污染问题。在国外，很多国家对有害气体的环境污染问题给予了高度重视，并且对粉尘、各种有害气体以及重金属提出了非常严格的限制要求。但我国水泥生产企业在现阶段应用矿化剂的现象十分普遍，常用的矿化剂主要有萤石矿化剂、萤石铅锌尾矿矿化剂等。
4.2矿化剂对熟料燃烧的影响
4.2.1玄武岩对水泥熟料煅烧的影响
玄武岩对水泥熟料煅烧会产生一定的促进作用，特别是在低温煅烧时，可降低水泥熟料中f CaO的含量。对水泥生料来讲，假如玄武岩掺入量在4% ，且煅烧温度为1350℃时，对水泥熟料的矿化效果非常好，而这时的f CaO 总含量2.1%； 当掺入量为1%，且煅烧温度为1350℃时，水泥熟料的矿化效果非常好，但在此情况下f CaO 含量却只有1.3%。由此来看，玄武岩不适用于高铝率的情况。
4.2.2矿渣对水泥熟料煅烧的影响
经过很多的实践证明，在生料中掺入矿渣可以提高水泥的强度。由于我国的水泥标准中规定的水泥强度等级依然偏低，矿渣的使用既能够提高水泥的强度，又能避免矿渣污染环境的问题，可谓一举两得。有试验表明，当煅烧温度为1300℃时，试样颜色呈黑褐色，当放在空气中进行冷却后，有一部分被粉化，其原因是由于试样内外部的温差较大，进而产生了温度应力，在此情况下试样强度并不是非常高。当温度继续上升达1350～1400℃时，其烧结状况是最好的。
4.3低温煅烧对水泥强度的影响
影响水泥水化速度的因素包含两大类：一是矿物水化活性；二是熟料矿物表面形成的水化物覆盖层性质。由于玄武岩以及矿渣中含有很多种微量元素，便于熟料中活性高温多晶体在环境温度下稳定存在，因此会提高水泥强度。如果在低温煅烧情况下，会对水泥强度产生巨大影响。
5结语
总体来讲，在广泛应用水泥工艺外加剂后，既能从根本上解决水泥企业能耗高、环境污染等各种问题，又能提升水泥的性能。在今后的发展中，将工业废弃物作为水泥助磨剂应成为重点研究的课题之一。为实现我国水泥行业的可持续发展，水泥工艺外加剂具有广阔的发展前景。因此，还需要对水泥工艺外加剂进行深入研究。
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