混合水泥范文（精选7篇）
混合水泥 第1篇
关键词：水泥砂浆,水泥混合砂浆,强度对比
砖混结构砖砌体是主要承重构件, 承重墙抗压强度主要由砖和砂浆的强度来保证。一般砌体砂浆标号设计, 基础采用水泥砂浆较多, 上部结构采用水泥混合砂浆较多, 施工中砂浆标号应达到设计要求。但目前由于有些施工现场过于窄小, 不便于淋制石灰膏, 有的施工单位为施工方便也经常提出要求修改设计混合砂浆的建议, 即用M5.0水泥砂浆代替M5.0水泥混合砂浆 (以下简称混合砂浆) 。这种情况, 对于砂浆本身强度来说并无影响, 仍然还是M5.0, 而且降低了砌体强度。砖石结构设计规范 (GBJ3-73) 中明确规定, 当砌体用纯水泥砂浆砌筑时, 砖砌体抗压强度R值比用混合砂浆的砌体抗压强度R值降低15%。如M7.5砖、M5.0水泥混合砂浆R值为0.27KN/㎝2, 用M7.5砖、M5.0水泥砂浆R值0.23KN/㎝2, 对砖砌体沿阶梯形截面的抗剪强度R值, 降低25%, 如M5.0水泥混合砂浆Rj值为0.03KN/㎝2, 在M5.0水泥砂浆Rj值为0.025KN/㎝2。
在一般砖混结构中, 对安全系数 (K≥2.65) 的砖砌体轴心受压和偏心受压构件, 虽然砂浆的代替降低了砌体强度, 但仍然满足安全系数K>2.30的要求。因此, 人们往往认为砂浆代替对砌体强度并无多大影响, 但对一些大开间的设置大梁结构的承重砌体强度和安全系数较小 (K>2.60) 的砖砌体受压构件, 确应予以充分重视, 决不可盲目代替, 以免带来不安全因素, 留下安全隐患, 一般应对砂浆代替后的砌体强度进行核算, 以满足安全度的要求。
比如某三层仓库承重纵墙, 窗间墙为T形截面, 截面各A=5700㎝2, 墙体传载至±0.000处荷载N=696.2KN, 设计采用M10.0砖、M5.0水泥混合砂浆R值为0.31KN/㎝2, 经计算可知, e0=0, a=1, ψ=0.91, 按砖石结构设计规范受压构件公式:ψa AR/N>k=2.3, 将已知条件代入式中:ψa AR/N=0.91×1×5700×0.31/696.2=2.31>2.3 (安全) ;用M5.0水泥砂浆代替, R=0.2635KN/㎝2, ψa AR/N=0.91×1×5700×0.2635/696.2=1.96<2.3 (不安全) 。
由此可见, 如改用M5.0水泥砂浆, 砌体强度降低15%, 不能满足结构的安全要求。同时, 这种代替不仅仅是对砌体抗压强度有降低的影响, 而且对房屋抗震墙体的抗剪强度也有降低的影响。震害表明, 地震区多层砖房的破坏, 一类是房屋整体性不强, 砖墙、楼板等主要构件间的联结发生破坏, 承重砖墙因丧失平面外稳定而倾斜或倒塌;另一类则是由于承重墙的剪压和弯剪强度不足, 墙体出现交叉斜裂或水平缝, 造成墙体酥碎坍塌。所以要对承重墙进行抗震强度验算。通过验算我们能看到墙体的抗震强度除与房屋的建筑面积抗震墙体的面积楼盖的刚性程度水平地震剪力大小等有关系, 与砌体的抗剪强度也有直接关系。而砌体的抗剪强度又主要取决于砂浆标号以及砌体的竖向压应力。
例如:某五层住宅, 横墙承重, 设计抗震八度。已知墙体的地震剪力Q=408KN, 墙体水平截面面积A=1.97m2, 砖砌体平均压应力G0=0.06, 设计用M5.0水泥混合砂浆Rj=0.03KN/㎝2, 按工业与民用建筑设计规范, 砖墙的抗剪强度公式验算:ARr/1.2>k=2.0, Rr=Rj (1+G0/Rj) 1/2。
Rr—验算抗震强度砖砌体的抗剪强度
Rj—砖砌体的主拉应力强度, 按现行《砖石结构设计规范》规定的砖砌体沿阶梯形截面的抗剪强度 (KN/㎝2) 采用。
代入公式为:0.052KN×19700/ (1.2×408KN) =2.09>2.0 (安全) ;
改用M5.0水泥砂浆Rj=0.0225 KN/㎝2代入公式为:0.043KN×19700/ (1.2×408KN) =1.73<2.0 (不安全) ;
窑灰作为水泥混合材的应用 第2篇
1 原材料分析
我公司混合材相对稳定, 窑灰化学成分波动不大, 适合在水泥中掺加。混合材化学成分见表1, 熟料化学成分、率值及矿物组成见表2, 熟料物理性能见表3。
%
2 小磨试验
采取以上几种材料分别磨制普通硅酸盐水泥与矿渣硅酸盐水泥, 在Φ500mm×500mm的试验小磨中进行粉磨, 按照GB/T17671—1999进行强度试验。结果见表4。
从表4可以看出, 用适量的窑灰代替矿渣生产的水泥, 在标准稠度用水量及凝结时间等方面没有明显的变化, 3d抗压强度有所提高, 28d强度有所下降, 物理性能与掺加石灰石及炉渣的水泥相比, 相对差些, 但是各项指标符合标准要求。
3 工业生产
在实际生产中, 掺加窑灰与不掺加窑灰效果对比见表5。
从表5可以看出, 水泥磨台时产量在掺加窑灰后有了较大的提高, 平均提高9t/h左右, 由于窑灰细度较细, 80μm筛余为0.2%左右, 水泥比表面积平均提高30m2/kg, 水泥3d抗压强度有所提高, 28d抗压强度略有下降。
4 结论
混合水泥 第3篇
随着国家对水泥工业节能减排要求的不断提高, 水泥企业通过改进水泥生产设备, 在一定程度上降低了熟料的烧成热耗和原燃料以及水泥的粉磨电耗, 而水泥工业实现节能降耗的根本途径则是优化水泥自身的组成和结构。随着水泥分别粉磨工艺的不断成熟, 混合水泥的研究得到了发展[1], 该水泥能够节约熟料, 大量利用了工业废弃物如石灰石粉、矿渣和粉煤灰, 对于减少水泥烧成能耗和降低环境污染有重要意义。
姚丕强等介绍了德国水泥组分单独粉磨后再混合生产混合水泥的工艺技术和生产装备[2];乔龄山等总结了国外学者关于水泥粒度分布和性能之间的相互关系研究[3];陈云波等发现不同粉磨方法制备的熟料的粒度分布和强度存在明显差异[4];丁铸等将普通矿渣磨细后再与水泥混合制备了粒度调配水泥[5], 上述研究虽然提出了水泥的理论最佳粒度分布, 并采用分别粉磨再混合的方式制备了混合水泥, 但是混合水泥的生产还只是机械地将水泥的不同组分混合, 而本研究采用分别粉磨方法制备了要求颗粒群分布的水泥各组分, 然后按照粒度优化的方案进行组合, 充分发挥各组分在水泥中的作用, 制备了性能优异的新型混合水泥。
1 试验原材料和试验方法
1.1 试验原材料
石灰石、原矿渣、水泥熟料和石膏均为市售, 其化学分析见表1。
普通球磨水泥。市售P.O42.5水泥, 比表面积3 650 cm2/g。
1.2 试验方法
颗粒分布。参照《水泥颗粒级配测试方法激光法》JC/T721-2006, 采用Cilas1064L型激光粒度仪测定水泥各组分的筛余, 使用RRSB粒度分布公式 (InIn 100/R=nlnx-nlnx′) 进行线性回归拟合, 根据拟合曲线的斜率和截距可以计算特征粒径性系数。
比表面积。参照《水泥比表面积测定方法 (勃氏法) 》GB8074-87测定;
细度。参照《水泥细度检验方法 筛析法》GB/T 1345-2005测定;
标准稠度需水量。参照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB / T 1346-2001测定;
抗压强度:参照《水泥胶砂强度试验方法法 (ISO法) 》GB/ T1 7671-1999测定水泥胶砂的抗压强度。
2 水泥各组分的颗粒特征研究
熟料粉。将94%的水泥熟料和6%的石膏磨细至比表面积为3 500 cm2/g, 粒度分布见表2。
高细石灰石粉:比表面积约10 000 cm2/g, 粒度分布见表3。
矿渣粉。采用实验室ϕ500×500小球磨将原矿渣磨成两种比表面积的矿渣粉备用, 比表面积和筛余见表4。
表2和图1表明, 熟料粉的均匀性系数为1.28, 特征粒径为16.0μm, 其颗粒分布非常集中, 79.37 %的颗粒分布在3μm～30 μm之间, 可水化颗粒含量明显高于普通球磨水泥[3], 缺少粗粉和细粉部分, 这将导致粉体堆积密度低、需水量高, 抗压强度高。而表3和图2则表明高细度石灰石粉的均匀性系数为1.08, 特征粒径为4.0μm, 颗粒主要集中在细粉部分, 可以用来补充熟料粉中细粉的不足, 提高水泥堆积密度, 降低需水量。表4表明, 矿渣粉中存在大量粗粉, 可以弥补熟料粉中粗颗粒的不足, 改善水泥的使用性能。
3 混合水泥的制备和性能研究
3.1 高细度石灰石粉、熟料粉和粗矿渣粉制备混合水泥
试验以熟料粉作为水泥强度的主要来源, 高细石灰石粉和粗矿渣粉用于拓宽水泥粒度分布来制备混合水泥。混合水泥和对比球磨水泥的组成分别见表5和表6。
注:结合表2可以计算得出对比球磨水泥中的各组分含量与混合水泥中各组分的含量一致。
图3和图4表明, 适当补充细颗粒和粗颗粒之后, 混合水泥的均匀性系数逐渐减小, 粒度分布变宽, 标准稠度需水量大幅度降低, 水泥的工作性变好。这是由于混合水泥中的石灰石粉和粗矿渣粉充分发挥了填充作用, 提高了水泥的堆积密度, 减少了浆体中的孔隙水量, 降低了包裹于颗粒表面的水膜厚度[3][6], 从而改善了水泥的使用性能。
图5和图6表明, 在比表面积相近的条件下, 混合水泥和对比水泥的3d和28d抗压强度均随着熟料含量的降低而降低;相同熟料含量时, 混合水泥的抗压强度比对比球磨水泥的抗压强度高4MPa～5MPa;在强度相同的条件下, 混合水泥中熟料含量可以减少5%左右。
3.2 高细度石灰石粉、熟料粉、粗矿渣粉和细矿渣粉制备混合水泥
石灰石粉和粗矿渣粉均为惰性混合材料, 虽然他们能够改善混合水泥的使用性能, 但却对水泥强度发展不利, 而表7则表明, 比表面积4 30 cm2/g的矿渣粉具有很好的流动度比和活性, 混合水泥中掺加细矿渣粉将对混合水泥的工作性和强度均产生积极作用。混合水泥和对比球磨水泥的组成分别见表8和9。
注:结合表2可以计算得出对比普通球磨水泥中的各组分与混合水泥中各组分的含量一致。
图7和图8表明, 混合水泥的均匀性系数变小, 粒度分布变宽, 标准稠度需水量大幅度降低, 水泥使用性能变好。这是由于混合水泥中的石灰石粉颗粒有效地填充了熟料粉颗粒之间的空隙, 石灰石粉、熟料粉和细矿渣粉又填充了矿渣粗粉之间的空隙, 水泥各组分的颗粒充分发挥了复合填充作用, 提高了水泥的堆积密度, 改善了水泥性能。当水泥各组分达到优化组合后, 混合水泥能够实现最大堆积密度, 此时水泥的需水量最低, 即表9中BC-2水泥。
图9表明, 相同熟料含量时, 混合水泥的3 d抗压强度比对比球磨水泥高3 MPa左右。主要原因是, 首先混合水泥中可水化的颗粒高于对比球磨水泥, 其次混合水泥的颗粒分布经过优化后对提高水泥堆积密度有利, 这也有助于混合水泥强度的提高。
图10表明, 混合水泥在28 d龄期时表现出突出的强度优势, 在保持相同强度的条件下, 混合水泥可以节约5～10%的熟料, 节能效果显著。这是因为混合水泥中的可水化颗粒较多, 细矿渣粉在28 d时已经充分发挥了活性效应, 与水泥熟料一起成为水泥强度的来源[5]。BC-S2混合水泥获得了28 d抗压强度的最大值, 这也是熟料和细矿渣共同发挥强度作用的结果, 因为此时水泥中熟料和细矿渣合计含量为84%, 高于另外两组混合水泥, 由表3可知矿渣粉的28 d活性为109%, 同时由图8可知该配比水泥的堆积密度也是最大的, 综合结果使得其强度最高。
4 结 论
(1) 采用分别粉磨的方式制备了要求粒度分布的高细度石灰石粉、矿渣粉和颗粒主要集中在3μm～30 μm的熟料粉。
(2) 将高细度石灰石粉、熟料粉和粗矿渣粉组合制备的混合水泥, 标准稠度需水量降低, 水泥获得了良好的使用性能;在强度相同的条件下, 混合水泥比对比球磨水泥节约5%左右的熟料。
(3) 将高细度石灰石粉、熟料粉、粗矿渣粉和细矿渣粉合理组合制备的混合水泥, 标准稠度需水量降低, 使用性能变好;在保持相同强度的条件下, 混合水泥可以节约5%～10%的熟料, 这对降低水泥工业的综合能耗有重大意义。 [ID:5867]
参考文献
[1]J.Bensted P.Barnes.水泥的结构和性能[M].北京:化学工业出版社, 2009:167-168.
[2]姚丕强.配制水泥的工艺技术及搅拌设施[J].中国水泥, 2006, (10) :70-74.
[3]乔龄山.水泥的最佳粒度分布及评价方法[J].水泥, 2001, (8) :1-5.
[4]陈云波, 徐培涛, 韩仲琦, 等.粉磨方法和粉磨细度对水泥强度的影响[J].硅酸盐学报, 2002, (10) :53-58.
[5]丁铸, 张德成, 等.用矿渣制备调粒水泥的研究[J].山东建材学院学报, 1999, (13) :1-5.
掺加助磨剂水泥混合材料优化试验 第4篇
1 试验材料及方法
1.1 试验材料
母体水泥:使用大磨粉磨,不加入助磨剂,加入石灰石7%,矿渣粉15%。比表面积356m2/kg,45μm筛余6.3%,SO3目标值2.7%。
石膏粉:取工业生产用天然二水石膏,破碎至粒径<7mm后,加入0.05%乙醇助磨剂,使用小磨粉磨至45μm筛余5%±1%。
石灰石粉:破碎至粒径<7mm后,加入0.05%乙醇助磨剂,使用小磨粉磨至45μm筛余5%±1%。在石灰石粉中加入石膏粉,使石灰石粉的SO3含量与母体水泥一致。
矿渣粉:工厂生产用矿渣粉。比表面积390m2/kg。在矿渣粉中加入石膏粉,使矿渣粉的SO3含量与母体水泥一致。
助磨剂:某助磨剂企业产品,代号ZQ-1,主要成分为三乙醇胺。
减水剂:某混凝土搅拌站使用的液态萘系高效减水剂,固含量38%。
1.2 样品配制
设置石灰石粉、矿渣粉和助磨剂3个因素,每个因素3个水平。因素水平表见表1。按照因素水平表在母体水泥中掺加石灰石粉和矿渣粉。各种物料配比见表2。
%
%
各种材料按照表2比例计量后在混料机中混合均匀,检验各项物理性能。
1.3 检验方法
胶砂强度按GB/T17671—1999检验,助磨剂在拌和水中加入;标准稠度用水量、凝结时间按GB/T1346—2001检验,助磨剂在拌和水中加入。比表面积按GB/T8074—1987检验。净浆流动度按照JC/T1083—2008《水泥与减水剂相容性试验方法》检验,在拌和水中加入表2中相应比例的助磨剂和2%的高效减水剂。胶砂坍落度按照我公司企业标准进行,胶砂按照GB/T17671—1999方法搅拌,将水灰比改为0.40,在拌和水中加入表2中相应比例的助磨剂和1.8%的高效减水剂。搅拌好的胶砂使用半坍落度筒(上口直径50mm,下口直径100mm,高150mm)测量坍落度。
2 试验结果及讨论
样品物理性能试验结果见表3。
为了更方便地与实际生产的配比换算,进行因素水平分析的时候,石灰石粉和矿渣粉的掺量均按母体水泥原有掺量加制备样品时的掺量,再近似归整为整数表示。
2.1 抗压强度
以水泥1d、3d和28d抗压强度为评价指标,正交试验的极差分析见表4。
MPa
表4数据表明,1d抗压强度主要影响因素是石灰石掺量,3d抗压强度主要影响因素是矿渣粉掺量,28d抗压强度主要影响因素是石灰石掺量。
水泥中石灰石掺量在8%～12%范围内,随着石灰石掺量增加,1d、3d和28d抗压强度几乎呈线性降低,每增加1%石灰石,1d、3d和28d抗压强度分别下降约0.23MPa、0.31MPa和0.87MPa。在助磨剂掺量0.08%～0.12%范围内,随着助磨剂掺量增加,1d、3d和28d抗压强度几乎呈线性增加,每增加0.01%助磨剂,1d、3d和28d抗压强度分别增加约0.06MPa、0.14MPa和0.41MPa。水泥中矿渣粉掺量在18%～24%范围内,随着矿渣粉掺量的增加,3d抗压强度几乎呈线性降低,每增加1%的矿渣粉,3d抗压强度下降约0.24MPa。水泥中矿渣粉掺量在18%～21%范围内,随着矿渣粉掺量的增加,1d和28d抗压强度降低,每增加1%的矿渣粉,1d和28d抗压强度分别下降约0.21MPa和0.57MPa;在矿渣粉含量21%～24%范围内,随着矿渣粉掺量增加,1d和28d抗压强度基本不变。
在助磨剂ZQ-1存在的条件下,矿渣粉掺量在21%～24%区间变化,对1d和28d抗压强度的影响不明显。其规律需要扩大矿渣粉掺量范围进一步验证。
2.2 凝结时间
以水泥凝结时间为评价指标,正交试验的极差分析见表5。
min
表5数据表明,初凝和终凝时间的主要影响因素均为ZQ-1掺量。
水泥中石灰石掺量在8%～12%范围内,随着石灰石掺量增加,初凝和终凝时间几乎呈线性延长,每增加1%石灰石,初凝和终凝时间均延长约0.83min。水泥中矿渣粉掺量在18%～21%范围内,随着矿渣粉掺量增加,初凝和终凝时间延长,每增加1%矿渣粉,初凝和终凝时间分别延长约3.6min和3.7min;在矿渣粉掺量21%～24%范围内,随着矿渣粉掺量增加,初凝和终凝时间缩短。在助磨剂掺量0.08%～0.12%范围内,随着助磨剂掺量增加,初凝和终凝时间几乎呈线性延长,每增加0.01%助磨剂,初凝和终凝时间均延长约3.3min。
在矿渣粉掺量21%～24%范围内,随着矿渣粉掺量增加,初凝时间和终凝时间缩短,与前述在此掺量范围内,随矿渣粉掺量增加,1d、28d抗压强度无明显变化有一定联系。其原因有待于进一步研究。
文献[7]研究表明,水泥中加入适量三乙醇胺,可以促进C3A水化,稍微延迟C3S水化,增加水泥早期和后期强度。本文得到了与文献[7]基本一致的结果。
2.3 水泥流变性能
以水泥标准稠度用水量、净浆流动度和胶砂坍落度为评价指标,正交试验的极差分析见表6。
表6数据表明,标准稠度用水量和净浆流动度的主要影响因素为石灰石掺量。胶砂坍落度的主要影响因素为助磨剂掺量。
水泥中石灰石掺量在8%～12%范围内,随着石灰石掺量增加,标准稠度用水量几乎呈线性减少,每增加1%石灰石,标准稠度用水量减少约0.08%。水泥中矿渣粉掺量在18%～24%范围内,随着矿渣粉掺量增加,标准稠度用水量几乎呈线性减少,每增加1%矿渣粉,标准稠度用水量减少约0.04%。在助磨剂掺量0.08%～0.12%范围内,随着助磨剂掺量增加,标准稠度用水量几乎呈线性增加,每增加0.01%助磨剂,标准稠度用水量增加约0.04%。
水泥中石灰石掺量在8%～10%范围内,随着石灰石掺量增加,净浆流动度增加,每增加1%石灰石,净浆流动度增加约2.5mm;在石灰石掺量10%～12%范围内,随着石灰石掺量增加,净浆流动度降低,每增加1%石灰石,净浆流动度降低约0.83mm。水泥中矿渣粉掺量在18%～21%范围内,随着矿渣粉掺量增加,净浆流动度增加,每增加1%矿渣粉,净浆流动度增加约0.78mm;在矿渣粉掺量21%～24%范围内,随着矿渣粉掺量增加,净浆流动度降低,每增加1%矿渣粉,净浆流动度降低约0.44mm。在助磨剂掺量0.08%～0.12%范围内,随着助磨剂掺量增加,净浆流动度的变化很小。
在石灰石掺量8%～12%范围内,矿渣粉掺量18%～24%范围内,随着石灰石或矿渣粉掺量增加,胶砂坍落度变化很小。在助磨剂掺量0.08%～0.10%范围内,随着助磨剂掺量增加,胶砂坍落度增加,每增加0.01%助磨剂,胶砂坍落度增加约3mm。在助磨剂掺量0.10%～0.12%范围内,随着助磨剂掺量增加,胶砂坍落度变化很小。
分别以水泥标准稠度用水量、净浆流动度和胶砂坍落度为评价指标,分析各因素不同水平对水泥流变性能的影响程度,结果有很大不同,有的甚至是相反的结论。研究表明,标准稠度用水量和净浆流动度与混凝土的坍落度之间没有良好的相关性[8],而胶砂流变性能与混凝土流变性能之间的相关性令人满意[9,10]。以胶砂坍落度作为评价指标,助磨剂能够非常显著地提高水泥流变性能。
3 工业试验验证
上述试验得到的结果仅为助磨剂对水泥水化硬化过程的直接影响。助磨剂同时会在水泥粉磨过程影响水泥的粒度分布、颗粒形貌,进而影响水泥物理性能。后者需要将助磨剂掺入大磨中才能考察。
进行本次试验之前,工厂生产没有使用助磨剂。水泥磨为Φ4.2m×13m闭路磨,生产的P·C42.5R水泥中掺入石灰石7%,矿渣粉15%。初步确定使用助磨剂的目标为:(1)在P·C42.5R水泥混合材料掺量22%的基础上增加混合材料掺量,特别是增加价格低廉的石灰石掺量,同时保持水泥的3d和28d强度均没有明显降低,凝结时间没有显著变化;(2)改善水泥的流变性能,至少保持水泥的流变性能没有劣化;(3)包括助磨剂在内的水泥材料成本有所降低;(4)磨机产量稍有提高。根据这一目标和正交试验结果,并进行经济性分析确定的大磨工业试验的配比见表7。在进行大磨试验时水泥45μm筛余控制目标值不变,适当增加产量。大磨工业试验样品的检验结果见表8。
本次试验磨机产量增加10%左右。考虑经济因素,经大磨工业试验验证确定的生产方案为:石灰石掺量12%,矿渣粉掺量18%,ZQ-1掺量0.10%。
4 结论
1)通过正交试验,得到了石灰石、矿渣粉和助磨剂不同因素水平下对水泥物理性能影响的定量数据。掺加0.10%ZQ-1之后,同时增加5%石灰石、3%矿渣粉,可以保持水泥抗压强度基本不变;改善了以胶砂坍落度评价的水泥流变性能;凝结时间稍有延长。
2)经大磨工业试验验证确定了ZQ-1适宜掺量为0.10%,优化的混合材料掺量为:石灰石12%,矿渣粉18%。
3)掺加助磨剂的同时优化混合材料的品种及掺量,可以得到更好的水泥性能和经济效益。
参考文献
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[2]赵凯,齐金海,徐高庆,等.水泥助磨剂最佳添加比率的确定[J].水泥,2001(10):25-27.
[3]江朝华,蔡安兰,严生,等.高性能水泥助磨剂的研究[J].硅酸盐学报,2001,29(6):507-511.
[4]蔡安兰,江朝华,严生,等.助磨剂对普通硅酸盐水泥性能的影响及作用机理[J].南京化工大学学报(自然科学版),2001,23(1):50-53.
[5]兰明章,王建成,崔素萍,等.助磨剂组分与水泥超塑化剂适应性的初步探讨[J].水泥技术,2006(3):30-32.
[6]张大康.水泥粉磨工艺的适宜控制参数——对一个现代干法水泥厂的实例分析[J].水泥,2004(5):16-20.
[7]马保国,许永和,董荣珍.三乙醇胺对水泥初始结构和力学性能的影响[J].建筑材料学报,2006(1):6-9.
[8]张大康.水泥净浆流动度与混凝土流变性能相关性试验[J].水泥,2006(1):12-15.
[9]徐永模,彭杰,赵昕南.评价减水剂性能的新方法——砂浆坍落扩展度[J].硅酸盐学报,2002,30(增刊):124-130.
混合水泥 第5篇
2005年以来, 我公司开始使用矿渣微粉作为水泥的混合材, 主要用于P·S 32.5水泥的生产。采用熟料与石膏粉磨成硅酸盐水泥后, 与矿渣微粉在双轴搅拌机内按配比搅拌均匀后得到成品水泥的生产工艺。该水泥在矿渣微粉掺量60 %时, 水泥强度指标完全满足国标的要求, 尤其是28 d强度可达到42.5 MPa等级水泥的要求, 但水泥的标准稠度用水量增大, 凝结时间明显延长, 对水泥在混凝土中的使用带来不利影响。大量的试验表明, 熟料的化学成分、煅烧窑型、石灰石掺量、石膏掺量、混合材掺量, 对水泥的标准稠度用水量、凝结时间等物理性能有很大的影响。本文研究采用统一的熟料, 主要通过对熟料、矿渣微粉、矿渣、石灰石、石膏等物料配比的调整, 以达到水泥的最佳颗粒级配, 优化水泥的性能。
1 试验方案
1.1 技术路线
将太钢矿渣在德国莱歇磨LM 46.2+2S中粉磨至450 m2/kg, 将熟料与少量混合材以及适量石膏在Φ 500 mm×500 mm的试验磨机中粉磨成普通硅酸盐水泥, 然后与矿渣微粉按比例搅拌混匀成矿渣硅酸盐水泥。通过进行水泥性能检验, 确定矿渣微粉应用于水泥中的最佳配料方案。
1.2 试验用原料
原材料的化学成分见表1。
1.3 试验方案的确定
由于影响水泥性能的因素较多, 为了减少试验次数, 采用类似于正交试验的方案, 取对水泥性能影响最大的4个因素, 即矿渣、石灰石、石膏、矿渣微粉掺量, 每个因素取4个水平, 试验方案见表2。
2 试验结果
配制的矿渣硅酸盐水泥的物理力学性能见表3。
3 结果分析
根据正交试验结果, 考察各因素水平的变化对标准稠度用水量的影响, 结果见表4。
以此类推, 可以分别考察各因素水平的变化对初凝时间、终凝时间、3 d和28 d抗压强度的影响。
(1) 对水泥标准稠度用水量影响较大的因素是矿渣微粉和矿渣掺量, 对应于水泥最佳标准稠度用水量的配比 (质量比) 为:[ (熟料∶矿渣∶石灰石∶石膏) ]∶矿渣微粉=[ (72 %～82 %) ∶ (0～10 %) ∶8 %∶10 %]∶ (35 %～40 %) = (60 %～65 %) ∶ (35 %～40 %) 。
(2) 对水泥初凝时间影响较大的因素是矿渣和石膏掺量, 对应于水泥最佳初凝时间的配比 (质量比) 为:[ (熟料∶矿渣∶石灰石∶石膏) ]∶矿渣微粉=[ (72 %～82 %) ∶ (0～10 %) ∶10 %∶8 %) ]∶ (35 %～40 %) = (60 %～65 %) ∶ (35 %～40 %) 。
(3) 对水泥终凝时间影响较大的因素是矿渣、石膏及矿渣微粉掺量, 对应于水泥最佳终凝时间的配比 (质量比) 为:[ (熟料∶矿渣∶石灰石∶石膏) ]∶矿渣微粉=[ (73 %∶15 %∶6 %∶6 %) ]∶ (35 %～40 %) = (60 %～65 %) ∶ (35 %～40 %) 。
(4) 对水泥3 d强度影响较大的因素是矿渣和矿渣微粉的掺量, 对应于水泥最佳3 d强度的配比 (质量比) 为:[ (熟料∶矿渣∶石灰石∶石膏) ]∶矿渣微粉=[ (73 %～82 %) ∶ (0～15 %) ∶4 %∶8 %]∶45 %=55 %∶45 %。
(5) 对水泥28 d强度影响最大的因素是矿渣微粉掺量, 其次为石灰石、矿渣、石膏掺量, 对应于水泥最佳28 d强度的配比 (质量比) 为:[ (熟料∶矿渣∶石灰石∶石膏) ]∶矿渣微粉=[ (78 %～82 %) ∶ (0～10 %) ∶4 %∶8 %]∶45 %=55 %∶45 %。
4 最终方案的选择
最终配比方案的确定, 要考虑水泥国家标准的规定、水泥使用性能的要求和生产成本等多方面的因素。最终确定的生产配比 (质量比) 为:[ (熟料∶矿渣∶石灰石∶石膏) ]∶矿渣微粉=[ (74 %∶12 %∶6 %∶8 %) ]∶43 %。
配比方案优化前后的水泥物理力学性能对比见表5。
由表5的比较可见, 配比方案优化后, 水泥的标准稠度用水量降低了1.5 %, 水泥初凝时间提前了46 min, 水泥终凝时间提前了64 min, 水泥的3 d强度变化不大, 28 d强度不再超强度等级, 水泥各项性能指标满足国家标准的要求。配比方案优化后的水泥应用于混凝土中, 用水量、坍落度损失、粘聚性等性能良好。
5 结论
5.1
将矿渣单独粉磨成450 m2/kg的矿渣微粉, 然后与普通硅酸盐水泥混合配制矿渣硅酸盐水泥的生产工艺, 正越来越多地得到水泥企业应用。随着矿渣比表面积的增加, 其活性明显增强, 生产矿渣水泥时可提高其掺量20 %。
5.2
为了达到最佳的使用效果, 在配制矿渣水泥时, 建议采用普通硅酸盐水泥与矿渣微粉混合配制, 其颗粒分布更广, 水泥的各项性能要优于硅酸盐水泥与矿渣微粉混合配制。
参考文献
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含镁石灰石作水泥混合材试验研究 第6篇
石灰石的主要成分碳酸钙 (Ca CO3) , 是水泥生产的主要原料, 每生产1t水泥熟料通常需要1.2~1.3t石灰石, 另外, 低品质的石灰石可以用作水泥粉磨阶段的惰性混合材。近年来研究表明, 石灰石在水泥中并不完全是简单的惰性掺合料, 在水泥凝结过程中, 它具有加速效应和活性效应[1]。在水泥中掺入约5%~8%的石灰石代替熟料, 可以提高水泥的早期强度, 同时不明显降低水泥后期强度, 但当石灰石掺量较大时, 与矿渣、粉煤灰等活性混合材相比, 会明显地降低水泥后期强度[2]。我国JC/T 600-2010《石灰石硅酸盐水泥》对石灰石混合材的品质的技术要求是:石灰石碳酸钙含量不小于75.0%, 三氧化二铝含量不大于2.0%;水泥中石灰石含量大于10%, 小于25%。然而, 在国外, 石灰石硅酸盐水泥的生产已有较高的技术水平, 其石灰石混合材的掺量可达20%以上, 有的甚至高达30%[3]。随着我国水泥产能不断扩大, 优质石灰石资源和活性混合材资源日益短缺, 而且石灰石矿山很多夹杂着高镁层, 难以用于生料制备。所以, 就地取材合理利用原料矿山低品味石灰石现在显得尤为重要。研究试验表明, 不同氧化镁含量的石灰石作为水泥混合材使用对水泥质量影响不大, 具有较好可行性, 这对于综合利用资源, 节约生产成本具有重要意义。
1 试验材料及方法
1.1 原材料
熟料及石灰石:我公司生产的普通熟料及自备矿石生产的石灰;脱硫石膏及炉渣:取自荆门热电厂。试验所用的熟料、脱硫石膏、炉渣、不同品位石灰石的化学成分见表1。从表1可以看出, 五种石灰石 (编号A、B、C、D、E) 的氧化镁含量逐渐上升, 从1.1%上升到16.76%, 而氧化钙含量逐渐下降, 其余组分波动很小。
1.2 试验内容
%
注:LSA-E分别代表A-E五种石灰石。
将熟料、石灰石、炉渣等块状物料分别用颚式破碎机破碎至粒径小于7mm, 混合均匀;脱硫石膏在55℃烘箱内烘干至水分小于1%, 混合均匀;水分含量大于1%的石灰石、炉渣在105℃烘干箱内烘干至水分小于1%;各种物料按表2的比例称量混合, 总量5kg, 统一试验小磨, 粉磨相同的时间。
1.3 检验方法
水泥细度按照GB/T1345-2005《水泥细度检验方法筛析法》检验;水泥比表面积按照GB/T8074-2008《水泥比表面积测定方法勃氏法》测定;水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性按照GB/T1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》检验;水泥胶砂强度按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》检验。
2 结果与分析讨论
按表2的配方对制备好的石灰石硅酸盐水泥和水泥熟料的细度、比表面积以及标准稠度用水量、凝结时间进行检测, 并且进行标准水泥胶砂试验, 所得的结果如表3所示。从表中可以看出, 试验所得的石灰石硅酸盐水泥的比表面积偏差很小 (370~381kg/m3) , 有效排除了水泥细度对其物理性能的影响。
所有试样的安定性检测都合格, 说明高镁石灰石作为石灰石硅酸盐水泥的混合材能保证水泥的安定性。这主要是由于高镁石灰石中的镁主要以碳酸镁或白云母的形式存在, 而非方解石 (游离氧化镁) , 避免了与水反应生产氢氧化镁而产生体积膨胀。另一方面, 试样的标准稠度用水波动很小, 凝结时间满足硅酸盐水泥的要求 (初凝不得早于45min, 终凝不迟于600min) , 说明低品味石灰石混合材对水泥凝结时间影响不大。
1~5组的石灰石掺量为13%, 其3天与28天强度偏差很小而且均满足P·C32.5水泥的要求;对应的6~10组的石灰石掺量为6%, 其强度满足P·O42.5水泥的要求, 由此可见, 石灰石混合材中氧化镁含量对水泥物理性能几乎没有影响, 不过随着石灰石掺量增加 (熟料的掺量减少) , 水泥的强度会有所下降, 特别是对抗压强度影响明显。
3 结论
(1) 通过优化配方, 利用含镁石灰石能生产出符合要求的石灰石硅酸盐水泥, 能达到合理利用熟料与低品味石灰石生产合格水泥的目的。
(2) 含镁石灰石作为水泥混合材使用对水泥质量影响不大, 可用作水泥混合材, 且该类型低品位石灰石用作混合材对资源综合利用和降低生产成本具有积极意义。
参考文献
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[2]张大康, 明经龙, 冯方波.高石灰石掺量水泥专用助磨剂试验研究[J].水泥, 2012 (5) :5.
混合水泥 第7篇
钢渣是炼钢生产的副产品，其矿相组成与硅酸盐水泥熟料相似，可用作水泥混合材料。但钢渣的易磨性差，fCaO含量高，对水泥的安定性有不良影响。粉煤灰是燃煤发电厂排出的工业废渣，本身具有一定的火山灰性质，它可以作为活性混合材料用于水泥的生产，而目前钢渣还不能大量运用到水泥的生产过程中，如果将这两种废渣结合起来，降低不利影响，广泛应用于生产，在一定程度上可达到保护环境和资源再利用的目的。我们采用高温熔融的方法，将这两种物质熔融得到改性钢渣。通过对添加改性钢渣制备的水泥进行研究，探索改性钢渣对制备水泥的影响机理。
2 试验
2.1 试验原材料
(1)水泥熟料
水泥熟料为唐山冀东水泥公司生产的普通硅酸盐水泥熟料。粉磨前采用60mm×100mm颚式破碎机破碎。其化学成分见表1。
(2）改性钢渣
普通钢渣取自唐钢中厚板材有限公司，采用颚式破碎机破碎至5mm以下备用，其化学成分见表1。普通钢渣中加入15%的粉煤灰，混合后加入到氧化镁坩埚中，再放进高温加热炉中加热，按设定的升温程序升至1350℃以上熔融得到改性钢渣。
(3）粉煤灰
粉煤灰原料取自唐山西郊热电厂，属于二级粉煤灰，其化学成分见表1。
(4）石膏
石膏为天然二水石膏，SO3含量为39%。
2.2 试验设备与方法
粉磨采用SMϕ500mm×500mm的实验室小型球磨机，细度按GB/T1345-2005测定，安定性、标准稠度用水量、凝结时间按GB/T1346-2011测定，强度按GB/T17671-1999测定。
改性钢渣作水泥掺和材料的配方如下：水泥熟料65%、改性钢渣30%、石膏5%。将上述三种原料混磨，最后对制成的水泥作性能检测。
3 试验结果与分析
3.1 性能检测结果
试验中添加普通钢渣所得水泥记为P，添加改性钢渣所得水泥记为F，其物理性能检测结果见表2。
3.2 改性钢渣水泥SEM微观形貌分析
为进一步了解改性钢渣水泥的水化产物和结构，分别对3d和28d的改性钢渣水泥试样进行扫描电镜观测，检测结果如图1和图2所示。由图1可以看出，水泥试样有大量水化产物形成，且相互搭接、填充，伴有凝胶C-S-H、钙矾石、未水化C3S及复杂的网状结构。随着时间的迁移，水化强度不断增强，形成的水化产物不断发生交织和连生，使得水泥的孔隙率降低，有利于水泥获得较密实、坚固的结构(如图2所示)，从而使水泥具有较高的强度。
3.3 试验结果分析
3.3.1 掺加改性钢渣水泥安定性分析
fCaO水化后形成Ca(OH)2易产生体积膨胀，这是导致水泥安定性不良的最主要的因素，f CaO含量越高对水泥安定性影响越大。可以通过掺加不同矿渣或者降低碱度的方法来达到降低f CaO含量的目的。由于粉煤灰中CaO含量很低，添加后在一定程度上可达到此目的。钢渣掺加粉煤灰高温重熔改性后其fCaO含量见表3。
由表3可知，钢渣添加粉煤灰后fCaO的含量大大降低，其最大值为2.27%，最小值为1.46%，平均值为1.75%，fCaO的含量远远小于4.93%这一普通钢渣中fCaO的含量。根据国家标准(GB/T20491-2006)中规定“用于水泥和混凝土的钢渣微粉fCaO含量必须低于3%”。表3显示fCaO含量完全能够满足用于制作水泥的要求。由此可以断定添加改性钢渣后的水泥安定性是合格的。
由表1可以发现粉煤灰和钢渣中的MgO含量很高，而f MgO也是影响钢渣水泥安定性的一个重要因素。fMgO对水泥的影响机理与fCaO相似，即水化膨胀。但MgO经过1350℃的高温熔融，晶粒逐步发展粗大，结构变得致密，冷却后成死烧状态，此时MgO的水化速度非常缓慢，甚至1～2年时间内还不能完全水化，因此，对水泥的安定性没有直接影响。此外，水泥熟料和二水石膏中都含有一定量的SO3，白波等人[4]的研究结果表明：掺入SO3组分后，熟料中fCaO含量增加，但加入MgO可减轻这种不利影响，间接地降低f CaO对钢渣水泥安定性的不利影响。
3.3.2 掺加改性钢渣水泥标准稠度用水量和凝结时间分析
由表2可知，改性钢渣水泥的标准稠度用水量稍高于普通钢渣的标准稠度用水量。粉煤灰颗粒本身是表面光滑的球形颗粒，这些光滑的粒子可以在水泥中滚动，使水泥-粉煤灰体系的流动性提高，降低用水量，同时粉煤灰颗粒有一定的润滑作用，起到减水作用。然而，粉煤灰颗粒要比水泥颗粒小得多，用于包裹粉煤灰颗粒的水分会大大增加，包裹粉煤灰颗粒所需的水分大于上述减少的用水量，使得总体的标准稠度用水量略有增加[3]。
凝结时间也是水泥中一项不可忽视的重要指标。影响水泥凝结时间的因素很多，主要包括水泥中的矿物组成和含量、水灰比、石膏加入量等。从试验所得数据来看，改性钢渣水泥的初凝时间比普通钢渣水泥的初凝时间略短，而终凝时间明显延长。水泥中的C3A溶解度较大，水化的速度很快，再加上改性钢渣水泥的活性比普通钢渣水泥要高，使得水泥的初凝时间缩短;钢渣添加粉煤灰后，水泥熟料矿物所占比例会相应减少，导致有效水灰比增大，使得水泥的水化速率减慢，表现为水泥的终凝时间延长。
3.3.3 掺加改性钢渣水泥强度分析
普通钢渣水泥强度与改性钢渣水泥强度对比见图3和图4。由图可知，普通钢渣水泥的强度总体上大于改性钢渣水泥的强度。
由图3可知普通钢渣水泥的抗压强度大于改性钢渣水泥的抗压强度。一方面，添加粉煤灰后，水泥的有效水灰比增大，溶液中Ca2+离子浓度降低，水泥-粉煤灰体系总的水化速度减慢，相应地降低了掺加改性钢渣水泥的抗压强度。另一方面，由于粉煤灰是高温燃烧后的熔融产物，每个小颗粒的表面非常致密，与Ca(OH)2反应的速度非常缓慢。国内外大量资料研究表明[5]：粉煤灰的活性在3个月后才开始发挥，这使得大部分添加粉煤灰的水泥的早期强度偏低。而随着粉煤灰活性的激发，改性钢渣水泥的强度会不断增强，这也是添加粉煤灰制备水泥的一个共性。
由图4可见，改性钢渣水泥的抗折强度与普通钢渣水泥的抗折强度在水化前期相差不大，到了后期普通钢渣水泥的抗折强度大于改性钢渣水泥的抗折强度。金柏芳[2]研究表明：影响水泥抗折强度的主要因素首先是粒径，其次是水灰比，而水泥的抗折强度会随水灰比的增大而减小。试验采用的是同种方式的混磨，因此所得水泥粒径基本相同。在水泥粒径相同情况下，水灰比就变成了最主要因素。由于添加粉煤灰后，改性钢渣水泥的有效水灰比增大了，与之相反，它的抗折强度就减小了。
综上所述，添加粉煤灰后，使得改性钢渣水泥的整体强度比普通钢渣水泥要低，但这一强度仍可满足P·SS32.5R级水泥的强度要求。
4 经济环保效益分析
生产改性钢渣水泥所需成本低于普通钢渣水泥。以唐山地区为例，水泥熟料的价格为320元/t，普通钢渣250元/t，二级粉煤灰价格90元/t，按试验所用配比计算每吨水泥的成本可降低8元，由此可产生巨大的经济效益。同时，在生产过程中可充分利用普通钢渣和粉煤灰两种废弃物，减少对环境的污染，还可减少治理这些污染所需的资金。
5 结论
(1)钢渣添加粉煤灰高温熔融后添加到水泥中，可有效减少水泥中fCaO的含量，降低对水泥安定性的影响。
(2)改性钢渣水泥的标准稠度用水量、凝结时间等与普通钢渣相差不大，可满足制备钢渣水泥的要求。
(3)改性钢渣水泥的早期强度普遍低于普通钢渣水泥的强度，但能满足水泥的强度需要，随着时间的迁移，粉煤灰的活性会逐步激发，改性钢渣水泥的后期强度也会不断增强。
(4)钢渣添加粉煤灰高温熔融后做水泥混合材料，可充分利用废弃物，降低废弃物对环境污染的不利影响。
摘要：采用高温将粉煤灰和钢渣熔融得到改性钢渣,对掺加改性钢渣后所得水泥的微观结构和宏观力学性能进行研究与分析。结果表明:添加改性钢渣可降低改性钢渣水泥中fCaO的含量;添加改性钢渣水泥的强度比添加普通钢渣水泥的强度略低,但仍可满足P.SS32.5R级水泥强度的要求;改性钢渣作水泥混合材是可行的。
关键词：粉煤灰,改性钢渣,安定性,强度
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