吳守民，張海彬，王洪剛

（勝利油田營海實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 東營 257000）

0 引言

我集團(tuán)原是一家傳統(tǒng)水泥廠，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，目前已經(jīng)形成了從礦山經(jīng)水泥到商品混凝土的良好完整產(chǎn)業(yè)鏈。為了尋找商品混凝土生產(chǎn)的最佳水泥，我集團(tuán)經(jīng)過探索改進(jìn)，在老工藝生產(chǎn)商品混凝土用 P·O42.5 級水泥的基礎(chǔ)上，采取了配制工藝，通過改善各物料顆粒級配，摸索出 P·C42.5級水泥合理的顆粒級配控制、搭配、調(diào)整方案，找到了最佳顆粒的實(shí)現(xiàn)途徑，不僅使 P·C42.5 級水泥更適應(yīng)商品混凝土的生產(chǎn)，提升了商品混凝土品質(zhì)，同時也降低了水泥的生產(chǎn)成本。

1 試驗(yàn)用原材料

1.1 出磨水泥

采用我集團(tuán)水泥磨日常配比生產(chǎn)的出磨水泥。其基本配比為：熟料 76%、石子 5%、脫硫石膏 6%、粉煤灰 13%，連續(xù)取樣 2 小時，進(jìn)行過篩混勻縮分而成。后經(jīng)實(shí)驗(yàn)室500×500的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)?zāi)ミM(jìn)一步粉磨，形成出磨水泥Ⅰ的，加磨 10min 水泥 Ⅱ，加磨 20min 水泥 Ⅲ，三種試驗(yàn)水泥。具體檢驗(yàn)數(shù)據(jù)見表 1。

表1 原材料性能指標(biāo)

1.2 礦渣粉

采用巨能特鋼礦渣，我集團(tuán)礦粉磨生產(chǎn)的礦粉。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室 500×500 的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)?zāi)ミM(jìn)一步粉磨，形成礦粉Ⅰ，加磨10min 礦粉 Ⅱ，加磨 20min 礦粉 Ⅲ，三種試驗(yàn)礦粉。活性檢測按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，選用對比樣品作為基準(zhǔn)樣，活性要求在95% 以上。具體檢驗(yàn)數(shù)據(jù)見表 1。

1.3 超細(xì)粉煤灰

采用勝利發(fā)電廠 Ⅱ 級粉煤灰，燒失量 5.0%，經(jīng)勝利水泥分公司粉煤灰磨粉磨形成超細(xì)灰，再經(jīng)實(shí)驗(yàn)室 500×500 的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)?zāi)ミM(jìn)一步粉磨，形成超細(xì)灰Ⅰ，加磨 10min 超細(xì)灰Ⅱ，加磨 20min 超細(xì)灰 Ⅲ，一共三種試驗(yàn)超細(xì)粉煤灰?；钚詸z測按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，選用對比樣品作為基準(zhǔn)樣，活性要求符合國標(biāo) GB/T1596—2005 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的規(guī)定。具體檢驗(yàn)數(shù)據(jù)見表 1。

2 試驗(yàn)過程

此次試驗(yàn)采用生產(chǎn)線實(shí)際樣品，實(shí)驗(yàn)配合比根據(jù)前期配制水泥研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定：后摻礦粉 15%，后摻超細(xì)灰18%。

2.1 正交設(shè)計

采用正交配型原理，配制出三因素、三水平全面 27 種試驗(yàn)方案樣品，其中 水平 A 代表出磨水泥，B 代表礦粉，C 代表超細(xì)灰，正交試驗(yàn)方案見表 2；然后按照正交設(shè)計原理，如圖 1， 篩選出有代表性的 9 個水平組合實(shí)驗(yàn)方案，見表 3。進(jìn)行細(xì)度、比表面積、顆粒分析、強(qiáng)度的檢測。

表2 正交試驗(yàn)方案

圖1 正交設(shè)計原理

表3 具有代表性的試驗(yàn)方案

2.2 水泥試驗(yàn)配合比方案

水泥試驗(yàn)配合比方案，見表 4。

表4 水泥試驗(yàn)配合比 %

2.3 試驗(yàn)樣品檢驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

試驗(yàn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總，見表 5。

表5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

3 試驗(yàn)結(jié)果分析處理

（1）通過對使用同種出磨水泥，不斷變化礦粉、超細(xì)灰的配合比方案的對比分析中，可以看出礦粉和超細(xì)灰的顆粒變化對水泥 3～32μm 的水化有效顆粒影響不明顯。隨著出磨水泥顆粒粒徑逐漸變小，無論礦粉、超細(xì)灰的顆粒如何變化，配制膠材整體 3～32μm 顆粒含量都明顯上升，出磨水泥粉磨 10 分鐘后，3～32 μm 顆粒增長 5% 左右，出磨水泥粉磨20 分鐘后，3～32 μm 顆粒增長 17% 左右，規(guī)律是基本穩(wěn)定的，這說明數(shù)據(jù)有明顯的規(guī)律性。

（2）配制膠材顆粒級配的變化導(dǎo)致強(qiáng)度變化結(jié)果分析：① 在使用同一種出磨水泥的前提下，隨著礦粉、超細(xì)灰的摻加種類、方式變化，強(qiáng)度的變化不明顯，無規(guī)律可循。② 在其他物料摻加不變的情況下，隨著礦粉顆粒的變細(xì)，強(qiáng)度出現(xiàn)明顯上升趨勢，礦粉加磨 10 分鐘后，配制水泥強(qiáng)度提高了4% 以上，加磨 20 分鐘后，強(qiáng)度普遍提高了 10% 以上。③ 超細(xì)灰的粉磨細(xì)度達(dá)到一定水平后，對強(qiáng)度的變化影響很小，無明顯規(guī)律可循。④ 隨著出磨水泥有效顆粒含量的不斷增加，強(qiáng)度呈上升趨勢，加磨 20 分鐘 3d 抗壓強(qiáng)度提高了 20%以上，28d 強(qiáng)度上升也很明顯達(dá)到 15% 以上。

（3）試驗(yàn)方案及結(jié)果對應(yīng)表，見表 6。

表6 試驗(yàn)方案及結(jié)果對應(yīng)表

（4）試驗(yàn)結(jié)果正交計算篩選表，見表 7。

表7 試驗(yàn)結(jié)果正交計算篩選表

（5）根據(jù)上述表格計算分析可以得到影響因素確定表，見表 8。

表8 影響因素確定表

（6）按照表 8 制定生產(chǎn)驗(yàn)證配比方案如下，見表 9。

表9 生產(chǎn)驗(yàn)證配比方案

4 生產(chǎn)驗(yàn)證

按照正交理論計算確定的最佳驗(yàn)證方案，細(xì)灰磨、礦粉磨、水泥磨同時開始最佳顆粒級配的實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)。生產(chǎn)中不斷從調(diào)整磨機(jī)工況著手，改善控制措施，驗(yàn)證原料及成品的性能調(diào)整前后的變化情況，見表 10。

表10 性能調(diào)整前后檢測

4.1 生產(chǎn)驗(yàn)證小結(jié)

從生產(chǎn)實(shí)際驗(yàn)證過程來看,起初主要存在的問題是臺時低、工況差、水泥需水量偏高，強(qiáng)度不明顯等。經(jīng)過不斷調(diào)整找到了最佳生產(chǎn)應(yīng)用方案，得出最合理的應(yīng)用結(jié)論。以強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，最佳顆粒的尋找不能靠一味的降低物料細(xì)度，而是在磨機(jī)自身條件的基礎(chǔ)上，充分挖掘磨機(jī)產(chǎn)能，同時通過磨機(jī)球配、配制物料配比的調(diào)整,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能和質(zhì)量的雙豐收。

另外，在合理調(diào)整細(xì)度和比表面積指標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過設(shè)備工藝、控制工藝的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了 P·C42.5 級水泥的顆粒最佳級配；從而水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量、強(qiáng)度，后摻物料的活性等性能都有較大的改善，混合材摻加量提高了 8.0% 以上，水泥磨機(jī)總臺時增加近 20%，礦粉、細(xì)灰磨臺時增加超過 10%，總體經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。商品混凝土使用試驗(yàn)驗(yàn)證也較為成功，見表 11，混凝土需水量可以降低約 8%，強(qiáng)度提高約 2%，說明顆粒調(diào)整后的效果是良好的。

4.2 混凝土試驗(yàn)驗(yàn)證

將組分為 1.7% 的外加劑配制而成的不同編號的 C30 混凝土進(jìn)行混凝土試驗(yàn)驗(yàn)證，性能檢測結(jié)果見表 11。

表11 混凝土性能檢測

5 結(jié)論

通過大量的正交試驗(yàn)和生產(chǎn)驗(yàn)證最終找到了實(shí)現(xiàn)配制生產(chǎn) P·C42.5 級水泥最佳顆粒級配的有效途徑，最佳的生產(chǎn)指標(biāo)方案為表 12 所列。配制 P·C42.5 級水泥后摻搭配比例為：后摻礦粉 15%，后摻超細(xì)灰 18%，后摻原灰 5%。

表12 最佳顆粒級配

6 說明

（1）控制水泥磨機(jī)前摻混合材總量控制在 25% 左右，保證水泥配制效果。

（2）在確定 P·C42.5 級水泥最佳級配方案時，要注意結(jié)合混凝土性能試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證確認(rèn)。

（3）控制生產(chǎn)效果，要從原材料粉磨開始進(jìn)行控制，可以適量使用助磨劑助磨，在生產(chǎn)中采取控制 45μm 細(xì)度為主，比表面積檢測為輔，顆粒分析驗(yàn)證的方式控制生產(chǎn)，長期監(jiān)測各原料及成品的顆粒分布情況。

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