助磨剂对掺粉煤灰复合硅酸盐水泥性能的影响.doc

1、试验目的粉煤灰中含有较多的玻璃微珠、海绵状的玻璃体及少量的碳粒。玻璃体含量越多，粉煤灰的活性越好。早期活性是以物理活性（颗粒效应、微集料效应等）为主。经过3个月或更长时间，粉煤灰的火山灰化学活性才能逐渐表现出来，并赋予其良好的性能（后期强度高、抗渗性能好、耐磨等）。经过大量试验研究得出最常用的粉煤灰活性激发方法有细磨和化学激发。通过细磨可粉碎粗大多孔的玻璃体，提高颗粒比表面积，破坏玻璃体表坚固的保护膜，使反应接触面、活化分子增加，改善了表面特性，提高了粉煤灰的物理活性。综合生产成本和实用效果，粉煤灰的细磨比表面积控制在500550m2/kg为最佳。化学激发主要是利用化学物质，破坏玻璃体的网格状结构，粉煤灰火山灰活性的主要来湖泊是铝硅质玻璃体，一般情况下粉煤灰玻璃体的聚合度高，低聚合物的含量很少，活性不易发挥。因此，在磨细到一定程度时，想进一步提高粉煤灰的活性，只有破坏粉煤灰中的Si-O-Si和Si-OA1网络构成的保护层，使内部可溶性SiO2、Al2O3的活性释放，使高聚合度的玻璃体解取成单体或双聚体等活性物，才能促进玻璃体的进一步水化。如果上述两种方法同时使用，效果可能会更佳。我公司以粉煤灰为主要混合材生产复合硅酸盐水泥，原来对粉煤灰的活性激发，仅仅限于物理作用，即细磨至一定的比表面积，观察粉煤灰的活性和在水泥中的掺入量。但经过几年来的使用，发现制约粉煤灰在水泥中使用的瓶颈问题主要是早期强度偏低，标准稠度用水量大，施工中模板周转慢。因此，为进一步提高粉煤灰的活性，我们进行了掺加各种助磨剂的试验，现介绍如下。2、各种助磨剂的助磨效果试验2.1 试验材料1）P52.5级铜陵海螺水泥，化学成分见表1。2）温州发电厂粉煤灰原灰：比表面积297m2/kg，80m筛余15.8%，密度为2.00g/cm3。3）大磨粉煤灰成品灰：比表面积为508m3/kg，密度为2.24g/cm3。80m筛余几乎为0，45m筛余7.78%.化学成分见表1。名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3fCaoP52.5水泥2.4220.934.553.4764.341.252.140.5599.65粉煤灰2.8650.8530.537.862.861.210.350.3296.844)外购水泥助磨剂：A类是利用工业废液加入一定量的三乙醇胺，以矿渣和粉煤灰作载体配制而成的固体复合外加剂。工业废液中含有的主要离子及基团为Na+、RCOO-、SO2-。B类的成分主要是经过磁化的表面活性剂和一些极性强的物质混合而成的复合外加剂，以矿渣作载体的固体混合物。C类为液体外加剂，主要成分为醇胺类有机物。2.2 试验方法在原灰中分别加入A、B、C1和C2助磨剂，各助磨剂的掺量是根据生产厂家提供的水泥中使用量换算而得。在小磨内分别粉磨15min，粉磨效果见表2。灰编号助磨剂比表面积/(m2/kg)种类掺量%H-0空白样522H-1A1.0545H-2B1.0553H-3C10.05530H-4C20.055352.3 试验结果由表2可以看出，B类助磨剂的助磨效果最好，比表面积比空白样提高了5.9%，A类次之，比空白样提高了4.4%，C类助磨效果不明显。3、各种助磨剂对水泥性能的影响试验3.1 试验方法用分别添加A、B、C1、C2助磨剂的灰和P52.5级海螺水泥配制复合水泥，粉煤灰掺量均为40%，所配制的复合水泥性能见表3，不同种类助磨剂对水泥强度影响如图1所示。表3 各种助磨剂对水泥性能的影响编号所用灰号助磨剂种类粉煤灰掺量%标准稠度用水量%凝结时间/（h:min）3d强度/MPa28d强度/Mpa初凝终凝抗折抗压抗折抗压P纯水泥27.81161666.931.99.862.5A0H-004032.42452853.817.57.338.4A1H-1A4031.82212604.822.98.042.8A2H-2B4032.12252625.123.28.143.0A3H-3C14032.02202764.218.47.441.8A4H-4C24032.22262694.118.37.340.53.2 试验结果分析由表3可知，B类助磨剂增强效果最明显，其中3d抗压强度比空白样提高了5.7Mpa，28d抗压强度提高了4.6Mpa，标准稠度用水量绝对降低了0.3%，凝结时间缩短，其中初凝缩短了20min，终凝缩短了23min。A类助磨剂对水尼性能的影响和B类相似，但标准稠度用水量的降低幅度比B类大，降低了0.6%，水泥强度的增长比B类稍差。B类助磨剂的综合效果最好。C类助磨剂对水泥性能的影响不明显。这几种助磨剂的使用成本分别为：A类4.8元/t，B类10.5元/t，C2.6元/t。因我公司使用的混合材主要是粉煤灰，水泥的早期强度偏低，标准稠度用水量高，凝结时间较长，不利于工程施工。综合考虑几种助磨剂的效果和成本，我们首先A类助磨剂在生产上批量试用。3.3 2.6m10m开流磨中试效果研磨粉煤灰的磨机是2.6m10m的开流磨，从磨头加入1.0%的A类助磨剂，在保持相同的比表面积（500m2/kgm2/kg）下，台时产量由原来的22t/h左右提高至25t/h左右，试生产3d，粉磨电耗平均降低3.7Wh/t。说明助磨剂改善了磨内物料的粉磨情况，降低了粉磨成本。但应注意的是，产量提高后磨内填充系数增大，磨头有吐料现象。调整研磨的级配和装载量，吐料现象基本得到控制。生产上的试验也验证了A类助磨剂助磨效果，因此我们就A类助磨剂对复合水泥性能的影响作了进一步的试验研究。4、A类助磨剂对复合水泥性能影响的试验 4.1 试验材料 1）2.6m10m开流磨研磨的粉煤灰，比表面积512m2/kg，45m筛余7.85%，80m筛余0.5%，密度2.24g/cm3。 2）P52.5级铜陵海螺水泥。 4.2 试验方案和试验结果 水泥的配比及其试验结果见表4和表5，水泥3d、28d抗压强度如图2和图3所示。表4 各种配比的试验配方和试验结果编号A类掺量/%P水泥量/%粉煤灰掺量/%标准稠度用水量/%凝结时间/(h:min)3d强度/MPa28d强度/MPa初凝终凝抗折抗压抗折抗压P0100027.61351896.631.69.860.8S100703030.62052454.622.07.846.2S110.40703030.11862245.625.38.348.8S200753531.32282704.520.97.642.6S210.40753530.72132445.323.98.044.5S220.32753530.92122565.222.77.742.5S300604032.42552983.617.27.438.2S310.40604031.8222674.221.87.542.0S400544633.22783353.014.56.634.5S410.40454632.52573033.717.97.137.7S420.48544632.42523023.818.27.337.8S430.32544632.72643123.517.06.835.6S500505034.53013912.812.86.230.9S510.40505033.72793523.416.56.433.9注：各组试样安定性均合格表5 S4组试样的后期强度编号A类掺量/%P水泥量/%粉煤灰掺量/%2个月强度/MPa3个月强度/MPa6个月强度/MPa抗折抗压抗折抗压抗折抗压S40054468.551.88.855.89.061.2S410.4054468.652.78.656.28.961.5S430.3254468.452.18.755.78.961.34.3 试验结果分析由表4和表5的试验数据可以得出以下结果：1）5组不同混合材掺量的试验，各组加入A类助磨剂后，与同组空白样相比，标准稠度用水量有所降低，当A类助磨剂在水泥中的掺量为0.40%时，水泥的标准稠度用水量平均降低约0.7%。助随粉煤灰掺量的增加，标准稠度用水量降低幅度提高。各组试样的凝结时间变化规律相似，初、终凝时间均有不同程度的缩短，随粉煤灰掺量的增加，凝结时间的缩短趋于明显，初凝时间平均缩短约20min，终凝时间平均缩短约30min，当掺入50%的粉煤灰时，终凝时间缩短了39min。2）加入A类助磨剂后能明显提高水泥的强度，特别是3d强度，5组试验样3d抗压强度平均提高了3.7MPa，28d抗压强度平均提高2.8MPa，抗折强度也有不同程度的增长。粉煤灰掺量40%的这组试样，强度提高尤其明显，3d抗压强度提高了4.6MPa，28d抗压强度提高3.8MPa。说明这种助磨剂比较适合高掺粉煤灰的水泥。3）加入A类助磨剂后能明显提高水泥的活性，空白样的粉煤灰活性为76.0%，加入0.40%的A类助磨剂后粉煤灰的活性为80.3%，与空白样相比提高了4.3%。4）加入A类助磨剂的水泥后期强度增进不明显，如表5的数据表示：加入0.40%的助磨剂后，2个月的抗压强度只增长了0.9MPa，和28d相比增长幅度明显减小，3个月强度增幅更小，6个月的强度已与空白样基本相同。这说明A类助磨剂仅对单掺粉煤灰水泥的早期强度有明显的激发作用，一旦大部分强度发挥出来，就不再有显著影响了。5）加入A类助磨剂，生产同样强度水平的水泥，混合材的掺量可提高5%6%，降低了水泥生产成本。6）从S2和S4组的试验可以看出，A类助磨剂的掺入量控制为0.40%比较合适。7）加入A类助磨剂，对水泥的安定性没有影响。5、结论1）使用A类助磨剂能提高磨机的台时产量约13.5%，节约电耗，降低粉磨成本。2）掺入A类助磨剂后，水泥的标准稠度用水量减少，水泥试体的干缩减小；凝结时间能缩短近20min，有利于工程施工。3）加入0.40%的A类助磨剂后，粉煤灰的活性提高了4.3%，说明助磨剂对粉煤灰的活性有一定的激发作用。4）使用A类助磨剂使水泥的3d抗压强度平均提高约3.4MPa，28d抗压强度平均提高约2.4MPa。在粉煤灰掺量40%时，强度提高最为明显。但助磨剂对水泥28d以后的强度贡献逐