陳燦燦 葛振紅洛陽市金鑒工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司(310012)
礦渣是煉鐵過程中產(chǎn)生的廢渣,是一種具有潛在的水硬性膠凝材料,在水泥行業(yè)被廣泛應(yīng)用于混合材料,礦渣水泥是我國(guó)六大水泥品種之一,與普通水泥相比礦渣水泥,即可以降低水泥成本又能改善水泥性能。大量的試驗(yàn)和生產(chǎn)證明,礦渣的粉磨細(xì)度(比表面積)對(duì)水泥性能特別是強(qiáng)度影響很大。由于礦渣的易磨性較差(相對(duì)水泥熟料),在生產(chǎn)中礦渣摻加量較大的情況下,如果采用共同粉磨工藝,礦渣難以磨細(xì)到理想顆粒,對(duì)水泥的性能帶來負(fù)面影響,現(xiàn)在很多企業(yè)都采用單獨(dú)粉磨方式對(duì)礦渣進(jìn)行粉磨,達(dá)到S95標(biāo)準(zhǔn)要求,再按生產(chǎn)水泥品種要求進(jìn)行配比混合,從而達(dá)到預(yù)期效果。由于礦渣具有潛在活性,其活性需要堿和硫酸鹽進(jìn)行激發(fā),所以礦渣水泥中SO3的含量對(duì)水泥性能也有較大影響。
河南某廠生產(chǎn)的P·O42.5水泥,混合材料摻加量12%,主要性能指標(biāo)見表1。從表1可以看出,該水泥的早期 (7d)強(qiáng)度較高,達(dá)到28d齡期的86%。
來自河南濟(jì)源生產(chǎn)的S95礦渣微粉,主要性能指標(biāo)見表2。表2試驗(yàn)表明,7d、28d活性指數(shù)超過GB/T18046—2017規(guī)定的S95技術(shù)要求。而不同水泥檢測(cè)的礦渣微粉的活性指數(shù)不同,出廠活性指數(shù)采用我國(guó)基準(zhǔn)水泥檢測(cè),其7d強(qiáng)度發(fā)展沒有試驗(yàn)水泥快。
表2 礦渣微粉性能指標(biāo)(%)
來自洛陽生產(chǎn)用于混凝土摻合料的粉煤灰,主要性能指標(biāo)見表3。該粉煤灰的細(xì)度較好,燒失量和28d抗壓比等指標(biāo)達(dá)到GB/T1569—2017規(guī)定的用于水泥中粉煤灰的技術(shù)要求。
表3 粉煤灰性能指標(biāo)(%)
采用首陽山電廠的脫硫石膏,細(xì)度 (45um篩余)15%,SO342.38%。
目前我國(guó)礦渣水泥有兩種——P·S·A和P·S·B,二者區(qū)別在礦渣摻加量不同,本試驗(yàn)采用P·S·A有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行,即礦渣微粉摻加量在20%~50%,同時(shí)在礦渣水泥中摻加10%的粉煤灰替代礦渣微粉進(jìn)行水泥性能對(duì)比。結(jié)合前期試驗(yàn)和試驗(yàn)對(duì)比水泥情況,水泥試樣的SO3含量控制3.0%以上。確定試驗(yàn)中普通水泥摻加量分別為60%、50%,礦渣微粉初始摻加量分別則為40%、50%,其中對(duì)比試樣為普通水泥及普通水泥與礦渣微粉配合比試樣,配合比試樣逐步增加SO3含量(脫硫石膏),試樣的水泥摻加量不變,減少礦渣微粉摻加量,試驗(yàn)配合比見表4。
表1 P·O42.5水泥性能指標(biāo)
表4 水泥試樣配合比(%)
試驗(yàn)檢測(cè)不同配比水泥試樣的有關(guān)性能,采用GB/T176檢測(cè)SO3含量,采用GB/T1346—2011檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間和安定性等,采用GB/T 17671檢測(cè)的不同齡期強(qiáng)度(3d、28d和180d)。
采用有關(guān)水泥標(biāo)準(zhǔn),對(duì)水泥試樣進(jìn)行檢測(cè),試樣試驗(yàn)結(jié)果見表5。
表5 水泥試樣性能指標(biāo)
1)從表5可以看出,所有配比水泥試樣檢測(cè)指標(biāo)均達(dá)到P·S·A42.5礦渣水泥技術(shù)要求,后期(28 d、180d)強(qiáng)度均高于對(duì)比樣(普通42.5水泥)。與對(duì)比樣1(P·O42.5)相比,在強(qiáng)度方面,所有配比試樣早期(3d抗壓、抗折)均偏低,但后期28d多數(shù)都超過,而180d則全部超過,說明礦渣水泥后期強(qiáng)度增進(jìn)率高,這與礦渣的潛在活性及水化程度有關(guān);在凝結(jié)時(shí)間上,表現(xiàn)為與試樣SO3含量大小的一致性關(guān)系;在標(biāo)準(zhǔn)稠度方面,所有配比試樣均偏高,這是由于礦渣顆粒小于水泥的原因。配比樣2、3(沒有摻加脫硫石膏)較對(duì)比試樣高很多,其他配比樣則隨著SO3含量增加標(biāo)準(zhǔn)稠度呈降低的趨勢(shì),逐漸接近對(duì)比樣,這可能是與脫硫石膏粒徑大小和溶解度等有關(guān),需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究。
2)礦渣摻量對(duì)水泥性能影響。在配比試樣SO3含量基本相同的條件下(如表5的2-1、3-1等),隨著礦渣摻量的增加,水泥性能變化表現(xiàn)為不一致性。強(qiáng)度方面:所有試樣3d抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)為降低趨勢(shì),而抗折強(qiáng)度表現(xiàn)為先增后降;其他則是呈馬鞍型變化,而抗折強(qiáng)度表現(xiàn)為增長(zhǎng)趨勢(shì);28d抗壓強(qiáng)度,在SO3含量小于4.0%時(shí),表現(xiàn)為增長(zhǎng)趨勢(shì),在SO3含量4.0%時(shí),表現(xiàn)為降低趨勢(shì),抗折強(qiáng)度上變化不大;后期180d強(qiáng)度,抗壓強(qiáng)度總體表現(xiàn)為增長(zhǎng),抗折強(qiáng)度差別不大。配比試樣的凝結(jié)時(shí)間逐漸延長(zhǎng),標(biāo)準(zhǔn)稠度則是減小。
3)SO3含量對(duì)水泥性能影響。在配比樣水泥摻加量相同條件下(如表5的2、2-1等),隨著SO3(石膏)含量的增加,配比試樣的強(qiáng)度總體表現(xiàn)為降低趨勢(shì),凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng),標(biāo)準(zhǔn)稠度減小,對(duì)改善水泥的施工性能有利。此次試驗(yàn)SO3(石膏)含量較高,如果與沒有摻加脫硫石膏的配比樣(2、3)對(duì)比,可以看出SO3含量較低(小于2.0%)時(shí),試樣的強(qiáng)度均較高,特別在水泥摻加量較高(大于50%)時(shí),強(qiáng)度優(yōu)于SO3含量高的試樣,而隨礦渣摻加量增加,該情況發(fā)生變化,強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)不明顯 (特別是180d齡期),這是硫酸鹽對(duì)礦渣激發(fā)的結(jié)果。說明礦渣水泥SO3含量有最佳值,該值與礦渣摻加量有關(guān),礦渣摻加量較高時(shí),應(yīng)增加SO3(石膏)含量,但同時(shí)也要考慮水泥的其他性能指標(biāo)要求,需要進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。
4)摻加10%粉煤灰替代礦渣降低了早期強(qiáng)度,減小標(biāo)準(zhǔn)稠度,后期強(qiáng)度相差不大。
1)采用勾兌方法配制的礦渣水泥完全可以達(dá)到其性能要求。
2)SO3(石膏)含量對(duì)礦渣水泥性能有一定影響,在礦渣摻加量不超過50%時(shí),水泥的SO3含量不宜超過3.0%,否則對(duì)強(qiáng)度有影響。隨礦渣摻加量增加(50%以上),需要提高水泥的SO3(石膏)含量。SO3含量低于2.0%,水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度明顯增加,對(duì)水泥施工性能不利。
3)在實(shí)際生產(chǎn)中,礦渣水泥的SO3(石膏)含量應(yīng)根據(jù)普通水泥(熟料)情況以及礦渣擬摻加量等進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn),找出最佳摻量。