生料-工业水泥的抗压强度和性能研究

生料-工业水泥的抗压强度和性能研究

3提高中国水泥的质量中国的水泥制造商有很多水泥质量，水泥质量参差不齐。没有一种统一的方法。这里只是向国外报告一些可行的方法。3.1水泥渣应含有足够的钠盐酸盐含量硅酸盐矿物包括C3.2生料石灰标准提高熟料KH值和早强矿物无疑对水泥早期强度有利,但又带来能耗高和NOx排放量加大的副作用,为此德国水泥研究所作了将生料石灰标准值由100%降至88%的试验,得出图3中所列出的关系。降低KSt值会提高C3.3混凝土的耐久性熟料中的A1)液相达到平衡时熟料的IM为2.2,此时,液相成分大致为A2)CF此式只用来表示贡献大小,不是用来计算28d强度。C3)常温下的水化速度和强度C4)增加C图5、6、7为A.Eckart等的试验结果。从水化物的孔隙分布上看,C5)熔剂矿物太多对混凝土稳定性不利。影响混凝土耐久性的内在原因中主要的两个方面:混凝土内部结构相变和开裂。内部相变有迟生钙矾石,形成硅灰石膏(CaSiO3.4c类C图8显示当C3.5提高sm及kst熟料各率值与原料种类和易烧性、烧成设备的工艺特性、操作控制水平和对水泥性能的要求有很大关系,同样率值的熟料性能也会有很大差别。就一般情况而论,我国水泥熟料的饱和比、硅酸率和铝氧率都偏低,但有许多水泥厂已逐渐采用高饱和比和高铝氧率配料,对硅酸率则偏低控制的居多,尤其是立窑水泥厂。1982年B.Kohlhaas在OttoLabahn的基础上改编出版的《水泥工作者指南》一书中,用试验水泥和工业生产水泥作了各率值对抗压强度影响和各矿物组分变化的试验,得出图11～14的关系曲线。这些曲线和数据主要表示一个趋势,并非绝对值,可供调整率值时参考。试验的基准水泥为:SM=2.0,IM=2.0,SO从图11可以看出,提高硅酸率对提高28d强度的作用比较明显,早期强度也有所提高,这是因为随着SM的提高,熟料中硅酸盐矿物增多,铝酸盐和铁铝酸盐含量相应减少,阿利特含量也有所增加,对一些硅酸率偏低的厂建议应该适当提高硅酸率图12表明,提高IM只能提高早期强度,同时又会提高水化热。因为随着IM的提高铝酸盐含量提高十分明显,它对水化热增高的影响完全遮盖了阿利特减少的作用。图13显示KSt对提高抗压强度有决定性作用,对早期强度提高作用更明显,因为阿利特含量以更快的速度增大。从试验中得出,KSt约提高5.0或者SM提高约0.3,都可以使28d抗压强度提高约10%,所以,KSt也应偏高控制。然而一些杂质的侵入又会明显改变上述关系,如图14列出MgO含量对抗压强度和矿物组成的影响,MgO约有2%～2.5%固溶在熟料各相中,超过此值便以方镁石形式存在,对水泥安定性不利。3.6立窑也可以烧高sm的熟料我国立窑的生产技术无疑是世界上最高的,立窑产量高,用风量大,风压也高,有些立窑厂也生产出了优质硅酸盐水泥。就绝大部分立窑厂来说,主要问题不是产量而是质量,尤其不能烧高SM的熟料。国外立窑技术还都是60年代以前的水平,德国到1998年年底还有8台立窑,单台产量也只有150t/d,然而德国用立窑确实烧出了高SM低熔剂矿物含量的熟料,生产过高标号波特兰水泥。表10列出1958年德国几台立窑熟料的矿物组成和率值。其中标定立窑为3台Υ2.6m×10m辊式机立窑的平均值,标况下用风量6500m3.7均匀性系数n值的计算国外在水泥颗粒组成、比表面积和需水量的控制上也得出一些经验,一般是n≤1.0,需水量不超过29%,比表面积向高的方向发展,需要粗磨的道路水泥比表面积不得超过350m从图15中可以看出,n值对需水量的影响远大于比表面积,当n值固定,比表面积由200m图16表明水化初期化学结合水的需水量(即图中的烧失量)只与比表面积有关,与n值关系不大,比表面积每升高100m图中n=1.21的曲线为辊压机生产的水泥,石膏细度对辊压机水泥需水量的影响比较明显,对球磨机水泥影响较小,石膏与熟料共同粉磨时石膏的细度不成问题,都在700～1100m均匀性系数n值可用下式计算:式中:n———均匀性系数;xR我国水泥厂还没有控制特征粒径d′和颗粒组成,现在应该考虑了。一些带选粉机的小型水泥磨粉磨的水泥n值可能过高,水泥中的细粉主要靠磨机来制备,粗粉要通过选粉机选出去,选粉机会使颗粒组成过分集中,n值提高,对此可采取以下措施:1)在高效笼式转子选粉机上可以加大通风量或降低转子转数,尽可能将细粉都选出来,以增加细粉量和拓宽颗粒分布范围。2)用一台开流小型球磨粉磨少量水泥与闭路磨水泥混合,调节颗粒级配。3)组成二级串联。按国外报道的第一级用大直径的短磨,第二级用长磨,第二级磨的入料粒度一般为2mm左右,比表面积约200m4)不同细度的高n值水泥混合也可以降低n值。如德国水泥研究所试验,用一种n=1.2、比表面积为200m5)德国对高活性熟料尤其用辊压机终粉磨时,即使n值不高也外掺一些细磨好的半水石膏和(或)无水石膏以调节水泥的易加工性,这个经验也可以借鉴,使用部分无水石膏既可以提高细粉量,又可以在保证凝结时间合适的前提下提高SO提高粉磨细度时还应注意高细磨水泥和密实的混凝土易产生干缩开裂,对大体积混凝土构件,气候干燥风大时期应注意养护或调整水泥的d′与n值。3.8利用细粉改性水泥浆微细粉在高强混凝土上的应用是成功的,现在应用到水泥上也有很大效果。如硅灰是硅铁厂除尘器收下的飞灰,细度为水泥的50～100倍,活性SiO掺加少量非活性细粉,对改善混凝土浆的需水量和流动性,以及混凝土密实性都有好处,应该重视细粉的改性作用。3.9碱含量的确定为了防止混凝土中发生碱集料反应,水泥中的碱含量当然是越低越好然而由于资源所限全部生产低碱水泥是不可能,也不一定只走低碱含量这一条道路,在水泥混凝土中加矿渣、粉煤灰、硅灰都可以抑制碱集料反应。德国水泥厂协会(VDZ)对此提出了掺加矿渣和粉煤灰后低碱水泥总碱含量允许值,1999年1月对DIN1164-1标准的低碱水泥总有效碱含量的限定值作了修订,掺矿渣的计算式有两个:式中:A———低碱水泥的NaH———水泥中的矿渣含量,%。掺粉煤灰的VDZ计算式为:A=0.6+4F从公式(2)～(4)中可以看出,掺粉煤灰的效果比掺矿渣还好。但因德国粉煤灰绝大部分是加到混凝土中,约占粉煤灰排出总量的57%,用于生产粉煤灰水泥的占4%,粉煤灰水泥1997年仅占0.01%,所以新修订的低碱水泥标准只包括矿渣水泥,见表11。这个修订对资源利用很有利,我国低碱水泥原料有限,更应走这条路来提高我国水泥对碱集料反应的稳定性,这也是提高我国水泥质量的一个重要方面。4泥、泥应用的影响以上介绍许多德国的做法和经验,对我国也不一定完全适用,因为水泥生产与原燃料、工艺和设备有很大关系,水泥应用又受气候条