技术丨原材料品质变化导致的水泥凝结时间偏长案例

引言

水泥的凝结时间是GB175-2007《通用硅酸盐水泥》中的常规控制项目，尽管该标准要求水泥初凝不早于45min，终凝不迟于600min，在实际生产中很少有企业会生产出凝结时间超出这个指标限定值而成为不合格品，但如果水泥凝结时间值波动较大，特别是超出较一般混凝土搅拌站需要控制的水泥初凝180min左右、终凝240min左右，还是会影响施工操作，给所产水泥公司产品带来负面影响，在水泥产能过剩的今天这会影响到所产水泥公司水泥的销售。因此，对水泥质量的工作者来说，稳定水泥凝结时间，满足用户需要是十分重要的。

笔者结合多年工作实践和向同行学习的心得，将一些因为水泥原料品质变化导致水泥凝结时间偏长的案例叙述如下，供同行参考。

作为水泥的最主要组分，熟料的凝结时间变化一定会传导给水泥，从而导致水泥凝结时间变化，下面的例子可以说明这个问题。

1.1 含F-熟料导致水泥凝结时间偏长

L公司在没有掺含F矿化剂的情况下，熟料(P·I硅酸盐水泥)的初终凝时间由原来的182min、272min上升至329min、408min，甚至更长。这自然影响到该公司水泥的凝结时间。经多方查找原因，原来该公司石灰石有两个矿点，A矿点石灰石含F达0.56%，B矿点含F仅仅0.076%，单独采用这两个矿点石灰石生产熟料的凝结时间分别为：初凝365min，终凝470min和170min、240min。导致该公司熟料凝结时间偏长的原因就是采用了A矿点石灰石生产熟料，因其中含F高达0.96%，而采用B矿点石灰石生产熟料其F-含量仅0.17%。国内外有关资料表明，熟料中含F<0.5%时，凝结时间正常。>0.5%时，熟料终凝时间可达300~360min。而F高达0.80%~1.0%时，终凝时间可达420～480min。

经更换所用石灰石矿点后，合理控制石灰石中F-含量后熟料凝结时间恢复正常值。

当然，事物都是一分为二的，在有一些特殊要求的场合，比如生产缓凝水泥时，采取在原料中掺加萤石作矿化剂来增加熟料中F-含量从而达到延长水泥凝结时间而缓凝的目的，这种做法也是有的。

1.2 熟料淋水导致水泥凝结时间偏长

Y公司因为夏天入磨熟料温度较高，为降低熟料温度，在熟料调配库的长皮带、熟料调配秤下等多处淋水，使用淋水熟料后导致水泥凝结时间增长。停止淋水后，水泥初凝由原304min缩短至229min，终凝由373min缩短至276min。

在一些小型粉磨站企业，在熟料销售淡季常常购买价格低的熟料储存，以待熟料涨价时粉磨水泥出售而赚取差价，因为库存量不足，只好在室外露天堆放而覆盖雨布，往往因雨布之间有缝隙或覆盖不严及铲运熟料时阴雨天等原因导致熟料淋雨受潮，这也会导致熟料凝结时间延长，这一点要引起类似做法的粉磨站企业注意，尽量避免熟料受潮或者采取将受潮熟料与干熟料搭配使用的方法来规避水泥凝结时间的偏长现象出现。

ZX3公司生产的矿渣32.5级硅酸盐水泥，水泥终凝时间突然较正常值偏长60多min，终凝达到340min左右。该公司32.5级矿渣水泥所用原材料为熟料、矿渣、石灰石、脱硫石膏。经排查，水泥突然偏长时期，熟料、石灰石、脱硫石膏均无异常变化，唯矿渣原采用B公司矿渣(外观颜色发黄)，后改用C公司矿渣(外观颜色发白，含黑色颗粒，属泡沫渣)后，才导致出磨32.5级矿渣水泥增加了60多min，至于为何采用了C公司含黑色颗粒的泡沫渣导致水泥终凝时间的具体原因尚需进一步研究探讨。该公司在B公司矿渣和C公司矿渣按1:1d搭配使用后问题得到解决。

3.1 粉煤灰中SO₃含量严重超标导致的水泥终凝时间偏长

Y公司水泥(P·C32.5)初凝由原220min左右突然延长到420min左右，最长的450min，该公司水泥中三氧化硫为2.22%，查生产水泥凝结时间偏长时所用的原材料，均无明显变化，唯所用粉煤灰因为供应商货源不足，将原来从大电厂所进粉煤灰改为从小电厂进货，小电厂粉煤灰中SO₃含量检测为6.12%，远高于GB/T1596-2017用于水泥和混凝土中的粉煤灰6.1条中粉煤灰中SO₃质量分数(%)≤3.0%的规定值。改用大电厂粉煤灰(其SO₃质量分数合格)后，水泥凝结时间恢复正常。

3.2 脱硫灰导致的水泥凝结时间过长

此处脱硫灰指脱硫粉煤灰，系采用半干半湿法(生石灰为主要成分，也可能加少量的氢氧化钠或氢氧化钾以增加脱硫效果)电厂实施烟气干法(半干法)脱硫后产生的脱硫产物——脱硫粉煤灰，该灰在一定的掺量条件下能够起到缓凝的作用。T公司曾经使用脱硫粉煤灰做混合材，导致水泥(P·O42.5)凝结时间达7h以上。

该公司粉煤灰采用磨尾配料，直接喂入选粉机，由于选粉机密度较小，在同样粉磨条件下，其选粉效率会低于水泥颗粒，而且同样体积的粉煤灰颗粒要比水泥颗粒重量小，导致其在选粉机中的沉降速度小，故粉煤灰中的粗颗粒很难被有效选出，从而造成较粗粉煤灰进入成品，使水泥凝结时间延长，且对水泥的强度及需水量产生不利影响。

通过降低水泥细度和水泥中三氧化硫的方法均不能缩短水泥的凝结时间，于是采用降低脱硫粉煤灰在水泥中掺加量(由15%降低到10%)，同时掺加5%石灰石的方法，使水泥初凝由304min降低到220min，终凝由397min 降低到292min。

3.3 脱硝灰导致的水泥凝结时间增长

燃煤电厂采用氨水脱硝，当氨水过量时会沉降在粉煤灰中导致粉煤灰中含铵盐NH⁴-脱硝灰中含铵盐，铵盐遇到水泥水化产生的氢氧根离子发生反应释放出氨气，反应式为：+OH→NH₃+6H₂O₃这种反应会导致水泥强度下降同时凝结时间延长。

S粉磨站对含铵盐粉煤灰M32.5级水泥按掺加量11.5%和6.5%的两组试验和无氨粉煤灰M32.5级水泥进行的凝结时间比对试验表明，初凝延长45~60min，终凝延长0~63min，初凝和终凝时间都有所延长。该粉磨站小磨试验表明，含铵盐脱硝灰掺量控制在4.5%以下，水泥凝结时间和强度都恢复正常。

鉴于此，对燃煤电厂采用氨水脱硝工艺形成的脱硝灰，对其中的铵含量进行检测是必要的，检验方法按标准T/CCAS008-2019《水泥及混凝土用粉煤灰中氨含量的测定方法》实施。

N公司生产P·C32.5R水泥时，一段时间凝结时间延长30min左右，经对生产该批次水泥的混合材粉煤灰、石煤渣、煤矸石及天然石膏和脱硫石膏进行检测分析，确认当时所用石煤渣SO₃含量由原正常值的1.25%变化为2.95%，停用该批次石煤渣后，水泥凝结时间恢复正常值。

ZX公司生产的矿渣32.5级硅酸盐水泥掺入石灰石比例为8%，当采用含土石灰石(Al₂O₃含量为1.70%左右)和不含土石灰石分别作混合材时，含土石灰石制造的32.5级矿渣水泥终凝延长33min左右。因此，采用石灰石作混合材的水泥企业，要注意进厂检验控制其中土的含量。

X公司原使用A电厂脱硫石膏，出磨水泥凝结时间初凝在182~204min，终凝249~264min，后采用A电厂脱硫石膏和B电厂脱硫石膏按1:1搭配使用，出磨水泥初凝延长为312~322min，终凝延长为370~389min，出磨水泥初凝和终凝时间均延长120min。

经检验A电厂脱硫石膏和B电厂脱硫石膏主要是其中PO3-含量区别较大，B电厂脱硫石膏中含有的PO3-是A 电厂脱硫石膏中的七倍。体现在pH值上，A电厂脱硫石膏pH值为6.5，B电厂脱硫石膏pH值为3.0。比较简便的控制方法就是在脱硫石膏进厂检验时设定其pH值内控值不小于5.5即可。

对于脱硫石膏，当其中含有较高的亚硫酸钙时，也会导致水泥凝结时间偏长。故进货检验时应检测其中亚硫酸钙含量并设定严于标准GB/T21371-2019《用于水泥中的工业副产石膏》的内控指标。此类文献资料较多，此处不赘述。

构成所有水泥组分材料的异常变化都会给水泥性能包括凝结时间带来变化，从质量管理角度来说，预防永远比纠正重要。故水泥企业应重在对原料进货把关，从供方评定做起。特别是对于采用工业副产品生产水泥的企业，尤其要注意监测其中有害成分的变化，防范其突然升高危害水泥品质。

作者：夏宝林1，迟慧芳2

企业：《1安徽省巢铸水泥厂有限公司；2昆明市公路工程质量检测中心有限公司》

来源：《中国水泥》

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