關(guān)于礦渣水泥強(qiáng)度的試驗研究

我國從90年代中期開始重視廢渣（礦渣、鋼渣）的大范圍的開發(fā)工作。由過去占地堆存，廉價出售給水泥廠做混合材的被動狀態(tài)轉(zhuǎn)為主動出擊，把初級產(chǎn)品加工成其他行業(yè)需要的高附加值產(chǎn)品。為此，吳中偉院士大膽提出大力發(fā)展綠色水泥和混凝土，控制熟料產(chǎn)量在3.5億t的設(shè)想。所謂綠色水泥，至少包括節(jié)省原燃料，降低資源和能源消耗，減少生產(chǎn)過程中CO2排放量，利用工業(yè)副產(chǎn)品，提高水泥產(chǎn)品的質(zhì)量和強(qiáng)度，使混凝土的力學(xué)性能與耐久性得到提高與改善。為了合理開發(fā)利用長治地區(qū)的礦渣，迎合國際水泥工業(yè)發(fā)展的總趨勢，即以高質(zhì)量、高效益、節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境、二次資源能源再利用為目的，我們研究開發(fā)了礦渣水泥。

礦渣是煉鐵過程中排出的工業(yè)廢料，每煉一噸鐵約有0.3t的礦渣。近年我國的鋼產(chǎn)量突破2億t，年產(chǎn)水淬高爐礦渣約6000萬t。礦渣經(jīng)水或空氣急冷處理成為粒狀顆粒，稱為“ ?；郀t礦渣、水淬礦渣”。其化學(xué)成分與硅酸鹽水泥熟料成分相接近，主要是二氧化硅、 三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂等氧化物及一些硫化物。經(jīng)水淬急冷后的礦渣，玻璃體含量多 ，結(jié)構(gòu)處于高能量狀態(tài)不穩(wěn)定，潛在活性大。我國的粒化高爐礦渣主要作為混合材用于生產(chǎn)礦渣水泥。其目的是為了減少水泥中的硅酸鹽熟料用量，變廢為寶，大大降低水泥成本，提高水泥的產(chǎn)量。另外，礦渣也是生產(chǎn)高性能混凝土的新組分，在混凝土中起填充作用、流化作用、增強(qiáng)與耐久作用。礦渣水泥采用分磨技術(shù)生產(chǎn)時，由于礦渣和熟料分別粉磨，水泥中礦粉細(xì)度要比傳統(tǒng)混合粉磨生產(chǎn)的礦渣水泥中礦粉細(xì)得多，而且在分磨情況下，礦渣細(xì)度與摻量可靈活變化， 并進(jìn)行多種比例的配合，以便我們發(fā)現(xiàn)及掌握礦渣水泥的強(qiáng)度及發(fā)展特征，用于指導(dǎo)生產(chǎn)。 當(dāng)?shù)V渣細(xì)度為351～648m2/kg,摻量為30%～70%，其配制的礦渣水泥28d抗壓強(qiáng)度可達(dá)到40～6 3.9MPa。本文即是通過系統(tǒng)試驗探討不同細(xì)度，不同摻量的礦渣水泥性能發(fā)展趨勢。

1　試驗材料

1.1　礦渣

試驗所用礦渣為長鋼3號—7號，5號—6號高爐水淬礦渣，在粉磨前經(jīng)烘干，粗破至過3.15mm見方篩，經(jīng)實驗室小磨分別粉磨至351，408，468，526，559，648（m2/kg）的礦渣粉。其化學(xué)組成見表1，質(zhì)量系數(shù)為k=1.74。

1.2　熟料 試驗中采用的山西水泥廠干法回轉(zhuǎn)窯熟料經(jīng)鄂破、粉磨至333，408m2/kg，化學(xué)成分 見表1，熟料強(qiáng)度符合硅酸鹽水泥52.5強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。

1.3　石膏 試驗所用石膏為天然硬石膏，用手錘砸至10×10mm塊狀，經(jīng)顎破,輥式破碎至8mm以下 ，在實驗?zāi)ブ蟹勰?5min。

2　試驗方法

（1）水泥強(qiáng)度按GB/T17671—1999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗方法（ISO法）。

（2）凝結(jié)時間按GB/T1346—2001水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，凝結(jié)時間，安定性檢驗方法，其中安定性檢驗采用試餅法。

（3）比表面積按GB/T8074—1987水泥比表面積測定方法（勃氏法）。

3　試驗方案 我們將石膏摻量固定為4%，不同細(xì)度的礦渣粉分別以30%，40%，50%，60%，70%與不同細(xì)度的熟料進(jìn)行正交配比實驗，組成60組數(shù)據(jù)。

4　試驗結(jié)果分析(見表３、表４、表５、表６、圖１、圖２)

4.1　礦粉摻量與水泥強(qiáng)度發(fā)展的關(guān)系

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摘自《中國水泥》2004年 07月號