水泥外加剂 SikaGrind®

助磨剂和强度增强剂因其提高水泥磨生产率和砂浆和混凝土机械强度的能力而闻名。然而,关于它们使用的潜在缺点的信息很少。为了缩小差距,西卡服务公司解决了在生产和使用中对健康、安全和环境以及水泥性能可能产生的影响。

水泥添加剂在热熟料上的蒸发
图片:水泥添加剂在热熟料上的蒸发

助磨剂、强度增强剂和质量改进剂都是基于化工产品。助磨剂的工作原理主要是分散水泥粉粒以避免结块,从而使产量提高25%。1在立式辊磨机上,它们还可以用来减少振动和注水量,从而提高水泥质量。2

强度增强剂在水化过程中与水泥发生化学作用。
根据熟料成分和强度增强剂的不同,砂浆柱的早期和晚期抗压强度有可能提高8MPa。3.

然而,水泥添加剂中含有的化学产品会产生超出这些影响的影响,如下文所述。

健康、安全和环境

自2019年1月1日起,水泥可持续发展倡议(CSI)所承担的工作正式从世界可持续发展商业理事会(WBCSD)移交给全球水泥和混凝土协会(GCCA)。在通过一套一致的关键绩效指标(kpi)监测和报告工作场所绩效时,在促进和支持其成员和行业方面,GCCA的首要优先事项是健康和安全。GCCA及其成员努力实现对所有员工、承包商和任何与其业务接触的人的零伤害。因此,它为所有成员提供指导,帮助满足与健康和安全有关的要求。4

水泥生产过程涉及许多潜在的健康和安全风险。虽然涉及水泥添加剂的事故很少,但这些化学品仍然必须谨慎处理。

为了协助这些工作,所有必要的信息和措施都可以很容易地从安全数据表(SDS)中获得。指导包括:

  • 大多数水泥添加剂储存在单壁储罐和容器(中间散装容器)中,必须另外放置在保留区或二级容器中。
  • 含有纺织材料的手套是不合适的。因此,应该使用耐化学药品,不透水的手套(即Viton手套)
  • 水泥添加剂主要加在靠近磨机入口的熟料带上。通常,熟料是热的,水泥添加剂的部分蒸发(如图1所示)。因此,良好的通风必须收集蒸发气体和/或应使用呼吸保护设备。或者,也可以将水泥添加剂喷洒到磨机上。
示例1 示例2
熟料(%) One hundred. 80
石灰岩(%) 0 20.
布莱恩(cm2/ g) 2515 3295
筛孔滞留32μm (%) 32 35.6
粉末流动,环剪,流动函数系数(FFC) 2 1.32
Pack-set指数 9 101

表1:普通硅酸盐水泥(样品1)与硅酸盐石灰石水泥(样品2)粉流及包集比较

粉流

助磨剂可降低细磨水泥颗粒的吸引力,避免结块。因此,分离器和磨机效率提高,从而降低能耗。此外,水泥粉的流动性提高,这有利于其在气滑输送机上的运输,以及筒仓,特别是圆顶筒仓和筒仓车辆的卸载。

特别是,波特兰石灰石水泥(PLC)在与球磨机共磨时,有“粘性”的倾向(见表1)。随着时间的推移,固结和/或振动和摇摆运动加剧了这个问题。强大的研磨辅助工具可以避免这种粘性。它们扩大了石灰石颗粒之间的界面间隙,从而促进了PLC的粉末流动。5然而,良好的粉末流动的一个潜在缺点是水泥在倾斜输送带上的回流(见图2)。

尘埃形成

由于其性质,工厂建筑容易受到灰尘污染。水泥磨得越细,空气中的尘埃和沉降尘埃就越多。为了保护工人,必须尽量减少粉尘在原点的形成。此外,所有员工和到访工厂的第三方必须佩戴呼吸保护设备。

助磨剂的性质意味着它们促进灰尘的形成,因为它们减少了最细小颗粒的团聚(见图3)。在某些情况下,袋式除尘器的过滤器和/或料斗可能超载。这可能导致错误的假设,研磨助剂化学攻击滤布。事实上,情况并非如此,因为过滤器只是被细颗粒堵塞。

建议在实验室进行水泥添加剂的质量保证测试,特别是在产品/供应商发生变化时。质量控制可以通过简单而高效的设备来实现。

由于粉流量大,水泥在倾斜输送带上回流
图片:(图2)-由于高粉流,水泥在倾斜输送带上回流
由于助磨剂的高分散力,在磨室内形成浮垢
图片:(图3)-由于助磨剂的高分散功率,粉尘在磨室内形成

材料问题

水泥添加剂主要由有机化合物组成,但也可能含有一些无机盐,如氯化物。用于生产的原材料有不同的质量和成本。最经济的质量可以包含影响水泥研磨或成品的液体和固体杂质。

杂质会造成以下后果:

  • 造成给药设备损坏
  • 在砂浆或水泥浆中引入空气和泡沫
  • 分离,即固体的沉淀或液体的漂浮
  • 不稳定和分解,这可能会导致研磨助剂甚至最终水泥的难闻气味。


因此,建议在实验室对水泥添加剂进行质量保证测试,特别是在产品/供应商发生变化时。质量控制可以通过简单而高效的设备来实现。

要记住的一般标准是:

  • 方面,气味
  • 密度
  • 泡沫测试(见图4)
  • ph值
  • 红外光谱(与以前交付的产品进行比较)
水泥添加剂。双管泡沫试验
图片:(图4).水泥添加剂。两管泡沫试验

混凝土表面变色

混凝土表面的棕色变色是一种审美缺陷(见图5)。变色的原因有很多,其中一个是铁盐的迁移。这种现象主要是在混凝土铺路石上观察到的,可能会在安装几天甚至几年之后出现。

铁离子可从水泥或骨料中溶解到碱性孔隙溶液中。需要一个湿度梯度的离子运输到混凝土表面,在那里它们被氧化和变色方解石晶体。某些研磨助剂,特别是烷醇胺,通过复合物的形成显著增加铁的溶解度,从而增加棕色变色的可能性。开发了一种通过颜色测量进行定量评估的测试方法。6

混凝土变色
图片:(图5)-混凝土变色

钢筋腐蚀

氯化物增强剂的效果非常好,而且非常经济。但氯化物会破坏钢筋的碱性钝化作用,加速电化学腐蚀过程。氯致腐蚀的特点是截面的快速、局部减小。根据EN 197-1,按水泥质量计算,最大氯离子含量对钢筋混凝土为0.1%,对预应力/后张混凝土则更低。特别是,增加替代燃料的使用可能导致一定的氯含量,这使得在水泥添加剂中使用氯成为不可能。

虽然不是强制性的,但根据EN 480- 14:07 -03,通过恒电位电化学测试来确定水泥添加剂对钢筋腐蚀敏感性的影响是有利的(见图6)。该测试测量电流密度,并包括之后对钢筋的视觉检查(见图7)。与有经验的测试机构合作是很重要的,如德国MFPA拥有所需的设备和知识。

了解和应对影响

毫无疑问,水泥添加剂在水泥生产中是非常有益的。它们被广泛用于提高水泥厂产量和降低比能耗。强度增强添加剂可用于提高水泥质量和降低熟料系数。

为了防止任何不必要的影响,有必要获得所有关键方面的信息。水泥添加剂会对粉流、粉尘形成、混凝土变色和钢筋腐蚀产生影响。此外,必须处理所有相关的健康和安全以及环境方面的问题。

钢筋经过电化学测试,MFPA Bauhaus-Universität魏玛
图片:(图7)-电化学测试后的钢筋,MFPA Bauhaus-Universität魏玛
电化学测试结果图,MFPA Bauhaus-Universität魏玛
图片:(图6)-电化学测试结果的图表,MFPA Bauhaus-Universität Weimar

参考文献

  1. Locher, FW (2000) Zement, Grundlagen der Herstellung and Verwendung。Düsseldorf,德国:Verlag Bau+Technik, p118..
  2. Dietrich, M(2018)“用于VRMs的水泥添加剂的进展”,见GC, 6月,p14-18。
  3. Bhatt y, JI, Miller, FM, Kosmatka, SH,和Bohan, RP(2011)波特兰水泥生产的创新。美国Skokie: PCA, p747。
  4. GCCA (2018) GGCA水泥生产安全监测和报告可持续发展指南。https://gccassociation。org/wp-content/uploads/2019/04/GCCA_ Guidelines_Safety-v0.pdf
  5. Dietrich, M(2016)“PLC的性能增强器”,见GC, 6月,25-28页。
  6. Haerdtl, R, Tax, M, Bolte, G和Dienemann, W(2003)“降低混凝土产品棕色变色的风险”,见:Betonwerk und Fertigteil-Technik/混凝土预制厂和技术,69 (11),p34- 46。
马蒂亚斯•迪特里希

作者
马蒂亚斯•迪特里希
公司产品工程师:水泥添加剂
具体的目标市场
梅花鹿服务股份有限公司