水泥工艺外加剂技术及应用分析

杨 晓 贺众宜

（1.身份证号：430502198112101516， 湖南 株洲 412000）

（2.身份证号：430223197807233217， 湖南 株洲 412000）

水泥工艺外加剂技术最早诞生于100 多年前的国外，后引进至我国。作为水泥生产和使用的大国，我国水泥产量每年超过10 亿吨。水泥使用量也随着经济的快速增长不断攀升。传统水泥生产会消耗大量的自然资源和能源，其中有些为不可再生资源，加剧了生态环境的恶化，与我国当前提倡的“绿水青山就是金山银山”的环保理念严重违背。近十几年来，我国相关部门加大了对水泥工艺的研究，企图在提升水泥性能的同时降低对环境的破坏。广大科技工作者励精图治将不具备水化活性的物质转化为具有胶凝性质的材料，水泥工艺外加剂的广泛使用是科学的、具有前瞻性的，大大提升了水泥性能、降低了对自然资源的损害。

1 水泥工艺外加剂的涵义

1.1 水泥工艺外加剂的定义

我们把为提高水泥产品性能和质量、降低水泥生产成本而在水泥生产过程中添加的具有改善作用的物质称为水泥工艺外加剂。按国际标准，水泥工艺外加剂的参入量通常不高于1%，特殊情况下不得超过5%。

1.1 水泥工艺外加剂的种类

水泥工艺外加剂是添加在水泥混凝土中的化合物，包含有机物、无机物和化合物三种形态。其外观多为棕黄色粉末或棕褐色粘稠状液体，在各类建筑施工中广泛使用。目前市场上水泥工艺外加剂的种类很多，主要包括早强剂、速凝剂、引气剂、减水剂以及调凝剂、高效减水剂、灌浆外加剂、防渗剂等十七种。

1.3 工艺外加剂对水泥的影响

水泥工艺外加剂对水泥的影响主要体现在三方面：一是加快水泥干燥速度。外加剂具有吸水功能，在水泥混凝土的搅拌过程中添加外加剂可以加快水泥的干燥速度。二是挥发作用。水泥外加剂能使水泥中的水分完全挥发，使干燥过程更加彻底，从而达到增强水泥强度的目的。三是降低水泥价格。水泥通产以吨为单位计算价格，水泥外加剂能增加水泥的重量，进而提升水泥的价格。

2 水泥工艺外加剂技术及应用分析

相比较国外发达国家，我国在水泥工艺外加剂的研究和使用上相对较晚。作为最早使用外加剂的国家，德、美、英等国家的技术相对比较成熟，主要将其使用在生产助磨剂和混凝土材料方面。新兴技术的介入弥补了我国起步晚的劣势，在水泥矿化剂技术和晶种技术等方面都取得了不熟的成绩，在速烧剂和助磨剂的研究上也取得了一定进展。不同种类的水泥工艺外加剂需要不同的技术支持，外加剂的使用能有效影响生料的制备，关乎成品水泥的功能性和稳定性。

2.1 外加剂技术在水泥生料制备系统中的使用

在水泥生料制备系统中常使用到的外加剂主要有晶种、矿化剂、生料助磨剂、生料速烧剂等。

1.1 晶种使用

在制备水泥生料时加入晶种可以大幅度提高生料结晶的速度，并有效缩短矿物成型的时间。在水泥生产企业制备生料时，可以将晶种和矿化剂按比例混合掺入材料中往往能取得事半功倍的效果。在使用过程中要注意控制掺入量，通常以1.5%—3%为最佳。

1.2 矿化剂的使用

矿化剂是参与水泥生料制备的重要外加剂，它能够帮助分解碳酸盐，提升早强矿物的形成时间，帮助改善水泥成品的品质。矿化剂的使用比例有严格标准，2%的掺入量是矿化剂使用的最佳。如超出此比例，会造成与使用初衷相反的结果。常见的矿化剂包括单矿化剂和符合矿化剂两种形式。

1.3 生料助磨剂的使用

生料助磨剂通常在水泥生料制备阶段使用，具有增强粉末的功能。在生产过剩中加入生料助磨剂后，它会包裹在物料的表面，提升物料表面的光滑度，减少物料颗粒间的摩擦。这一作用的结果就是大大增强了物料的流动性，降低磨机的损耗提高磨机的性能。在实际生产中，可用作生料制备助磨剂的材料有很多，如：石墨、焦炭等都具有同样功能。

1.4 生料速烧剂的使用

生料速烧剂主要用在生料煅烧处理环节，它能够有效降低生料煅烧过程中对温度的要求提高煅烧效率，具有节能减排降低资金投入的功效。在使用生料速烧剂助燃时要注意控制使用量，一般以0.5%—0.6%为最佳，切忌越多越好。合理的速烧剂使用量是水泥成品质量和产量的保障。在使用生料速烧剂时有两点需要特殊注意：一是制定科学合理的配料，严格控制煅烧过程和热量配比。二是保证速烧剂掺入的均匀度。

2.2 外加剂技术在水泥制备系统中的使用

在水泥制备系统中经常使用到的外加剂种类有缓凝剂、助磨剂、水泥激发剂、特种水泥外加剂。

2.1 缓凝剂的使用

一直以来，混凝土工程都是建筑行业的重要组成部分，对建筑的整体建设有着举足轻重的作用。缓凝剂能够延长水泥工艺凝结时间、延迟水和水泥反应。在对大体积混凝土进行终凝时，要严格控制时间，以6—8 小时为最佳。单一的改变配料方案无法实现对终凝时间的控制，只能起到微乎其微的效果。缓凝剂的使用突破了对时间控制的瓶颈，大大提升了控制效果。从物理角度出发，缓凝剂能吸收水泥矿物表层中的水分加速其干燥，防止水化问题的出现。另外，延长终凝时间能有效提升水泥的质量。

2.2 助磨剂的使用

水泥助磨剂是一种改善水泥粉磨效果和性能的化学添加剂，可以显著提高水泥台时产量、各龄期水泥强度，改善其流动性。水泥助磨剂具有吸附功能可以将物料颗粒包裹其中，同时减小摩擦、增强物料光滑力的功能。水泥助磨剂可分为液态和固态两种形式，不同形态的水泥助磨剂的掺入量也有所差别。在掺入固态助磨剂时，掺入比例应为0.3%—1%，液态助磨剂的掺入比例则要低于0.01%。

2.3 水泥激发剂的使用

水泥的活性是水泥品质的保障，为确保水泥成品的高品质，各水泥生产企业会按照一定的比例添加水泥激发剂来维持水泥的活性。目前市面上出售的水泥激发剂的种类较多，其中以具有助磨增强功能的使用最为广泛。此类激发剂的作用原理是激发剂护水泥引起的化学反应，能增强助磨功能，提升磨机产量和成品水泥的硬度。在水泥生产中使用激发剂，可以提高强度、特别是后期强度，缩短凝结时间，改善安定性。在水泥强度相同的条件下，使用激发剂可以减少水泥熟料量10%，每吨水泥降低生产成本10 元左右。

2.4 特种水泥外加剂的使用

相对于一般土木建筑工程所用的通用水泥而言，特种水泥是指具有某些独特性能，适合特定的用途，或能发挥特殊作用并赋予建筑物特别功能的水泥品种，包括特性水泥和专用水泥。其中特性水泥在某种性能上要突出于普通水泥。各水泥生产企业经常会按工程要求生产具有某项性能的特种水泥，这时就会用到特殊的外加剂。不同性能的外加剂会具有特定的优势和特征。

3 结束语

综上所诉，随着建筑种类的不断增多，水泥外加剂的种类也在相应发生变化。外加剂的使用能大幅度提高水泥的功能性和水泥成品的品质，是推动水泥和建筑行业发展的得力工具。