缓凝水泥的生产试验研究
第４０卷 第６期西安建筑科技大学学报（自然科学版）
Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．６
缓凝水泥的生产试验研究
冯 云
１，２
２畅陕西声威建材集团有限公司工程技术研究中心，陕西西安７１００１６）
摘 要：介绍了缓凝水泥生产的全过程，通过一系列的小磨试验和生产试验，用磷石膏、粉煤灰和煤矸石等原材料在较短的时间内成功生产出一批批性能优良的缓凝水泥；同时指出了复掺煤矸石、粉煤灰或石灰石比单独使用磷石膏来延长和调节水泥凝结时间效果更好，并且石灰石的缓凝效果优于煤矸石，初、终凝时间均可延长３０～３５ｍｉｎ左右．
关键词：缓凝水泥；凝结时间；混合材
倡
中图分类号：ＴＵ５２８．０１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６-７９３０（２００８）０６-０７８０-０５ ．
（１．陕西尧柏特种水泥有限公司，陕西西安７１００７５；
随着西部开发步伐的进一步加快，西部各省的重点工程项目也加快了进度，陕西境内的众多国家工程项目如郑西客运专线、商漫高速、蓝商高速、商丹高速、西安地铁等项目已经开工或即将开工，所以伴随着某些项目对缓凝水泥的需求量也加大，但由于缓凝水泥自身的特性及其在生产组织过程中的诸多不便，因而水泥厂一般不愿生产该品种水泥．在众多用户的迫切要求下，ＳＸＳＷ集团“以顾客为关注的焦点”，决定组织缓凝水泥的生产，以满足客户供货要求．集团技术（客服）中心通过对缓凝水泥市场需求量和下属各生产基地各品种生产能力的平衡、所用原材料状况调研，并权衡增加缓凝水泥品种后对各生产基地主导产品和正常供应量的影响后，决定将生产供应缓凝水泥的任务交给ＴＣＳＷ公司来完成．
１ 技术途径与技术方案的确定
准规定的相应水泥品种的技术要求即可．
目前，工程要求使用的缓凝水泥，实质上是对水泥凝结时间提出了特性要求，本次施工方提出的要
求是，水泥初凝时间要求大于４～５．５ｈ，终凝时间要求在６ｈ以上，其他技术指标只需符合国家水泥标1．1 制造该种特性水泥的两条最简捷的技术途径
应对混凝土施工的工作性能及其耐久性、安全性无不良影响，根据相关实验研究
（２）在粉磨水泥时，使用经过预处理的磷石膏
［３］
（１）在粉磨水泥时掺入少量缓凝材料（缓凝剂），达到延缓水泥凝结时间的目的．但所掺之缓凝剂
［１］
及资料
［２］
可知，三乙
醇胺、蔗糖、过磷酸钙，三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸等，均可作为缓凝剂使用．
代替或部分代替二水石膏作为调凝剂，并复掺部分
混合材（如石灰石、粉煤灰……），以达到延缓水泥凝结时间的目的．
经研究，ＴＣＳＷ公司决定采用第（２）种技术途径制造缓凝水泥．1．2 技术方案的确定
按照上述技术途径，我们制订了如下技术方案：
的成本，确定以磷石膏为缓凝剂代替石膏进行小磨试验，通过凝结时间来寻求适宜的磷石膏及混合材掺加量，为大磨试验提供参考数据．
（２）生产试验：将小磨试验所取得的最佳参考数据用于大磨试生产，同时注意试验期间所生产的水
倡收稿日期：２００８-０８-２４ 修改稿日期：２００８-０８-１２
（１）小磨试验：参照该公司熟料与水泥的凝结时间和混合材特性，以及考虑对比了常用缓凝原材料
作者简介：冯 云（１９７５-），男，陕西山阳人，工学硕士，工程师，主要从事水泥技术与建筑材料技术研究．
泥的储存与搭配，对凝结时间符合要求的水泥输入专用的储库存放．
划的安排之中，并同时对生产工艺参数作进一步优化，对混合材的选择、组合、掺入量作进一步优化，并听取工程反馈信息，调整产品性能．
（３）批量生产：在生产试验取得大量数据的基础上，系统性的将缓凝水泥的生产和销售纳入营销计
２ 试 验
2．1 小磨试验：
ＳＯ３按０．４％计算），按照不同的比例进行配合、混匀后进行相关试验，试验情况见表１．从表１可看出，别在２００～２６３ｍｉｎ和２３０～２９３ｍｉｎ范围内波动，初凝时间基本符合用户要求，但终凝时间偏短，且终凝时间与初凝时间间隔太短（约３０ｍｉｎ左右）．根据本次试验结果，将下一步试验（编号为４～８试样）的磷石膏掺量调整为５％、６％、７％、８％（因８号试样ＳＯ３为４．０６％，含量太高故剔除不用）．
表1 磷石膏掺量试验
５．０
Ｔａｂ．１ Ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍｃｏｎｔｅｎｔｔｅｓｔ
将磷石膏与熟料分别粉磨后，根据两者的ＳＯ３化学分析数据（磷石膏ＳＯ３含量为３８．７８％，熟料
编号１～３试样磷石膏掺量偏小，出现假凝，当ＳＯ３计算值控制在２．３％以上，此时的初凝与终凝时间分
Ｎｏ．２
３
４５６７５．０
１．７５
Ｗ．Ｒ．Ｃ．／ｍＬ１２７．０
Ｉ．Ｓ．／ｍｉｎ９５
５．３５．６５．７５．８２．１４
１．５４
２３０２３２２６５２９３Ｅ．Ｓ．／ｍｉｎＰ．Ｇ．／％
３
Ｃｌｉｎｋｅｒ／％
９７
２．５２２．９０３．２９３．６７１．９２
２．３０２．６８３．０６３．４４１２１．５
１２４．０１２４．５１２７．０１２７．５１９０
１４０（Ｆ．Ｓ．）
２００２０２２３０２６３２２０（Ｆ．Ｓ．）４
５６７８９６
９５９４９３９２ｔｉｎｇ－Ｉ．Ｓ．；Ｅｎｄｓｅｔｔｉｎｇ－Ｅ．Ｓ．；Ｆａｌｓｅｓｅｔｔｉｎｇ－Ｆ．Ｓ．；Ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ—Ｐ．Ｇ．．
根据表１的试验结果并结合以往生产中积累的经验，决定在上述方案基础上通过复掺煤矸石和粉煤灰两种混合材来达到调整（延长）凝结时间的目的．试验结果见表２．
表2 掺混合材的缓凝水泥小磨试验
Ｎｏ．２－１
２３０．６１．５３８７３８５３１４６．５１４４．０３６０４２０３９５４６５６７７４７３１０１０１０１０５．２４．８２４．４２３．３８．２８．０４４．８４３．０Ｔａｂ．２ Ｓｍａｌｌｍｉｌｌｔｅｓｔｏｆｓｌｏｗｓｅｔｔｉｎｇｃｅｍｅｎｔａｄｄｉｔｉｏｎ
３．２２３．５６
Ｅ．Ｓ．；Ｆｌｙａｓｈ－Ｆ．Ａ．；Ｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈ－Ｂ．Ｓ．；Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ－Ｃ．Ｓ．；Ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ—Ｐ．Ｇ．．
２可以看出，复掺煤矸石和粉煤灰后凝结时间明显增加：在磷石膏掺量同为５％～８％的情况下，表１的ｍｉｎ和３１５～６００ｍｉｎ范围波动，初、终凝时间分别延长了约５０～２９７ｍｉｎ和８５～４０７ｍｉｎ，凝结时间已大初、终凝时间分别在２００～２６３ｍｉｎ和２３０～２９３ｍｉｎ范围波动，而表２的初、终凝时间分别在２５０～５６０
此次试验样品是将各原材料按表中比例混合后在小磨中共同粉磨而得，并对强度进行了检验．从表
大延长．尽管混合材总掺量已达２０％，但最低强度为３６．９ＭＰａ，仍高于国家３２．５强度等级水泥的实物
质量要求．不足之处是，当ＳＯ３含量偏大（２．８５％～３．８％）时，凝结时间过长（最长达１０ｈ左右）．经综合比较认为５％磷石膏掺量的凝结时间比较理想（初凝２５０ｍｉｎ，终凝３１５ｍｉｎ），但为了稳定的控制好用，将其作为一种混合材掺加进去，进行了第三次小磨试验，试验结果见表３．
表3 二水石膏部分代替磷石膏的小磨试验
Ｔａｂ．３ Ｔｈｅｓｍａｌｌｍｉｌｌｔｅｓｔｗｈｅｒｅｄｉｈｙｄｒａｔｅｇｙｐｓｕｍｒｅｐｌａｃｉｎｇｐａｒｔ-ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ
ＳＯ３含量，我们用二水石膏部分代替磷石膏，使二者总掺量为５％，同时考虑了石灰石所具有的调凝作
Ｎｏ．２３１．２１．９３
Ｉ．Ｓ／ｍｉｎ
１４０．０１４４．０２８０３２５３１５３７０２．５１．５２．５３．５７５７５—１０
１０—
１０１０
２．８１２．７３Ｇ．；Ｆｌｙａｓｈ－Ｆ．Ａ．；Ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ—Ｐ．Ｇ．．
由表３可知：
２８０ｍｉｎ和３１５ｍｉｎ），ＳＯ３含量对应为２．７３％和２．８１％；
（１）二水石膏与磷石膏掺量各占２．５％时的凝结时间比较适宜（初凝为２４５ｍｉｎ和２８０ｍｉｎ，终凝为
者凝结时间延长了３０～３５ｍｉｎ左右，可以确认石灰石作为混合材时本身对水泥具有缓凝作用，这一观点从ＪＹＳＷ公司的Ｐ．Ｃ３２．５Ｒ水泥的凝结时间较长也得到了印证．这样，如果当用户提出需要凝结时间稍长的“个性”水泥时，我们便可以考虑通过适当增加石灰石掺量的途径来满足用户的要求．2．2 大磨（生产）试验
根据上述小磨试验所取得的数据，考虑到尽量使工艺简单化，在大磨试验时暂不考虑用二水石膏部分替代磷石膏，并将石灰石粉与煤矸石按照１∶２的比例进行混合后提升入同一配料库中通过电子皮带秤按照１５％的比例加入，粉煤灰以１０％比例加入，在Φ３．２×１３ｍ磨机上进行了大磨生产试验，试验结果见表４．同时将大磨试验所磨制的水泥单独存放于３＃水泥储库中以便后续处理与搭配．大磨试验过程中每小时取一次样进行理化检验（强度检验除外），根据表４中的检验数据，可以看出水泥的初凝时间在２８５～３５０ｍｉｎ（４．７５～５．８３ｈ）范围内波动，终凝时间在３２４～４２０ｍｉｎ（５．４～７．０ｈ）范围内波动，ＳＯ３也在２．６１～３．０３％范围内波动，标准稠度用水量在２７％左右，水泥细度在１．５％～２．２％范围内，这些指标完全可以满足施工单位的要求．
表4 缓凝水泥大磨试验
Ｔａｂ．４ Ａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｓｔｏｆｓｌｏｗｓｅｔｔｉｎｇｃｅｍｅｎｔ
（２）在粉煤灰掺量１０％不变时，１０％石灰石与１０％煤矸石对凝结时间的影响情况对比，前者比后
Ｎｏ．２３４５６７２－１
２．２２．１２．２２．０２．３１．５３３７——３６３——２．６１２．８１２．７１２．９０２．６３
３
２８．２２８５３２４４．０４．０４．０４．０４．０３．５７１．０７１．０７１．０７１．０７１．０７１．５１５１５１５１５１５１５１０１０１０１０１０１０２７．８２７．６２７．８２７．４３２５３４０３０９３５０３８３３７３３５３４２０２．８３２７．９２９４３３５
ｔｉｎｇ－Ｅ．Ｓ．；Ｆｌｙａｓｈ－Ｆ．Ａ．；Ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ—Ｐ．Ｇ．．
３ 批量生产
在小磨试验与大磨试验成功的基础上，为进一步简化生产工艺，并参考相关资料
［４］
得知，水泥中加
入适量粉煤灰可改善混凝土的工作性能，故在批量生产时暂不考虑石灰石的复合加入，仅复合加入煤矸石和粉煤灰（分别以１５％和１０％的掺量加入）并将磷石膏的掺量确定在５％左右，批量生产的缓凝水泥所用原材料化学成分及部分编号水泥的物检性能分别见表５、表６．
表5 大磨批量生产缓凝水泥所用原材料化学成分
Ｔａｂ．５ Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｐｒｏｄｕｃｔｉｎｇｓｌｏｗｓｅｔｔｉｎｇｃｅｍｅｎｔ
ＭａｔｅｒｉａｌＣｌｉｎｋｅｒＣｌｉｎｋｅｒ
０．５９０．３７１．６３１．８２２．０７
４．７８４．６２
３．０７３．２１５．６２６．３１５．６２－６．７６５．９９２０．１７５．４１６３．８５６４．１８
２２．１８２１．９８５１．１２５３．４８５２．６６－４．１０４．２４
－－－－０．６１１．１６
０．５９０．５５
９９．１６９９．１５
ＦｌｙａｓｈＦｌｙａｓｈＦｌｙａｓｈＧａｎｇｕｅ２８．３８２７．８６２８．０８－１．１０１．０２１．０６
０．７９１．６８１．４１
９５．４０９８．１６９６．３１１２．６０２５３表6 大磨批量生产的缓凝水泥理化性能
Ｔａｂ．６ Ｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｌｏｗｓｅｔｔｉｎｇｃｅｍｅｎｔｉｎｍａｓｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
２．７７
９．６０４５．１４
Ｎｏ．２－１
Ｃ０６１．８３７１３．８４３．０１３２６．９３５０３９５５７０１５１０５．４２７．０８．８４５．８－Ｉ．Ｓ．；Ｅｎｄｓｅｔｔｉｎｇ－Ｅ．Ｓ．；Ｆｌｙａｓｈ－Ｆ．Ａ．；Ｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈ－Ｂ．Ｓ．；Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ－Ｃ．Ｓ．；Ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ－Ｐ．Ｇ．．
由表５可知，批量生产的缓凝水泥初凝时间在３００～３５０ｍｉｎ，终凝时间在３３０～４００ｍｉｎ范围内，ＳＯ３在２．７％～３．０％范围波动，细度和比表面积指标比较稳定，３ｄ抗压在２６～２７ＭＰａ，２８ｄ抗压在４４～４６ＭＰａ范围内，具有很好的物理化学性能．目前为止，ＴＣＳＷ已成功的制造了５０００ｔ缓凝水泥，并已
供应市场．工程使用之后用户反馈的信息是“施工性能良好”．缓凝水泥的及时生产与供应，不仅解决了用户急需的难题，加快了工程进度，同时也提高了ＳＷ公司的知名度，扩大了公司的影响力．
４ 结 论
用的是在粉磨水泥时，以经过预处理工艺的磷石膏代替或部分代替二水石膏作为调凝剂，并复掺部分混合材（如煤矸石、粉煤灰、石灰石等），达到了延缓水泥凝结时间的目的．
（１）缓凝水泥实质上是对水泥凝结时间提出了特性要求的水泥，其可以通过不同途径制得，我们采
数，再在大磨上进行工业性试验取得成功后，即可转入批量生产．我们认为，只要有合适原材料和选择合理的粉磨操作参数，在短期内成功生产用户急需的缓凝水泥是完全可能的．
效果更好；并且石灰石的缓凝效果优于煤矸石，初、终凝时间均可延长３０～３５ｍｉｎ左右．当用户需要凝结时间稍长的“个性”水泥时，也可以考虑通过适当增加石灰石掺量的途径来满足用户的要求．
（３）生产缓凝水泥时复掺煤矸石、粉煤灰或石灰石比单独使用磷石膏来延长和调节水泥凝结时间
（２）制定切实可行的试验方案，通过小磨试验，选择合适磷石膏、混合材、确定最佳配合比和操作参
和均化工作．
（４）批量生产时尽可能使生产工艺简化，这样有利于生产稳定、节约成本，同时也要做好计量、储存
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Experimental study on producing slow -setting cement
FENG Yun
１，２
（１．ＷｅｓｔＣｈｉｎａＣｅｍｅｎｔＬｔｄ．，Ｘｉ′ａｎ７１００７５，Ｃｈｉｎａ；２．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，
ＳｈａａｎｘｉＳｈｅｎｇｗｅｉＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌＧｒｏｕｐＬｔｄ．Ｃｏｍｐａｎｙ．Ｘｉ′ａｎ７１００１６，Ｃｈｉｎａ）
Abstract ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｇｉｖｅｓａｂｒｉｅｆｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｗｈｏｌｅｐｒｏｄｕｃｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｌｏｗ-ｓｅｔｔｉｎｇｃｅｍｅｎｔ．Ａｎａｍｏｕｎｔｏｆｅｘｃｅｌｌｅｎｔｓｌｏｗ-ｓｅｔｔｉｎｇｃｅｍｅｎｔｗａｓｐｒｏｄｕｃｅｄｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｉｎａｓｈｏｒｔｐｅｒｉｏｄｏｆｔｉｍｅｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｓｍａｌｌｍｉｌｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｎｇｔｒｉａｌｓａｎｄａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｓｅｔｔｉｎｇｔｉｍｅｂｙｃｏｍｐｌｅｘ-ｄｏｐｅｄｇａｎｇｕｅ，ｆｌｙａｓｈｏｒｌｉｍｅｓｔｏｎｅｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｓｉｎｇｌｅｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ；ａｎｄｔｈｅｒｅｔａｒ-，ｗｉｔｈｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｓｕｃｈａｓｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ，ｆｌｙａｓｈ，ｇａｎｇｕｅｅｃｔ．．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｉｔｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｅｘｔｅｎｄｉｎｇ
ｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｌｉｍｅｓｔｏｎｅｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｇａｎｇｕｅａｎｄｉｔｓｉｎｉｔｉａｌａｎｄ倡ｆｉｎａｌｓｅｔｔｉｎｇｔｉｍｅｃａｎａｌｌｅｘｔｅｎｄａｂｏｕｔ３０～３５ｍｉｎｕｔｅｓ．Key words ：retarding cement ；setting time ；addition of cement ．
倡Biography ：ＦｅｎｇＹｕｎ，Ｍａｓｔｅｒ，Ｅｎｇｉｎｅｅｒ，Ｘｉ′ａｎ７１００７５，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ，Ｔｅｌ：００８６-１３８９１８１０２８９，Ｅ-ｍａｉｌ：ｆｅｎｇｙｕｎ３０５９１＠１６３．ｃｏｍ