矿渣微粉做水泥混合材的最佳配比方案

1矿渣微粉做水泥混合材的最佳配比方案周红（山西双良水泥有限公司山西太原030003）摘要：通过正交配比试验，寻求矿渣微粉在水泥配料中使用的最佳方案，试验表明：分别粉磨工艺中，将熟料与适当比例的矿渣、石灰石、石膏磨成普通水泥后，再与矿渣微粉混合配制成矿渣硅酸盐水泥，水泥各项性能良好。关键词：矿渣微粉水泥性能前言2005年以来我公司开始使用矿渣微粉作为水泥的混合材，主要用于32.5强度等级矿渣硅酸盐水泥的生产。采用熟料与石膏粉磨为硅酸盐水泥后，与矿渣微粉在双轴搅拌机内按配比搅拌均匀后得到成品水泥的生产工艺。该水泥在矿渣微粉掺量60%时，水泥强度指标完全满足国标的要求，尤其是28天强度达到42.5等级水泥的要求，但其标准稠度用水量增大，凝结时间明显延长，对水泥在混凝土中的使用带来不利影响。大量的试验表明：熟料的化学成分、煅烧窑型、石灰石的掺量、石膏掺量、混合材的摻量对水泥的标准稠度用水量、凝结时间等物理性能有很大的影响，本次试验采用统一的熟料，主要通过对熟料、矿渣微粉、矿渣、石灰石、石膏等物料配比的调整，达到水泥的最佳颗粒级配，优化水泥性能。1试验方案的确定1.1技术路线使用在德国莱歇立磨LM46.2+2S中粉磨为450m2/kg的太钢矿渣微粉，将熟料与少量混合材以及适量石膏在φ500×500mm的实验小磨中粉磨成普通硅酸盐水泥，与矿渣微粉按比例搅拌混匀成矿渣硅酸盐水泥后检验。1.2试验用原料原料LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3熟料0.0921.196.003.2065.251.990.73矿渣（微粉）1.2035.8213.650.7438.718.630.18石灰石41.882.070.890.4852.391.190.11石膏22.463.372.061.0729.879.9130.691.3试验方案因影响水泥性能的因素较多，为减少试验次数，采用类似于正交实验的方案，取对水泥性能影响最大的四个因素：矿渣、石灰石、石膏、矿渣粉摻量，每因素取4个水平，制定试验方案如下：表1水泥配比试验方案配比编号水泥配比熟料粉（1-矿粉含量%）2熟料矿渣石灰石石膏矿渣微粉（%）171204535268206640364208845460201010505751546456741565507671581035867151084097810485010741061045117710854012741010635138604104014860683515860865016850105452试验检测结果见表2：表2试验结果配比编号细度（%）/比表面（m2/kg标稠用水（%）凝结时间（min）强度MPaSO3（%）备注抗折抗压初凝终凝3d28d3d28d13.5/39227.42343043.510.113.340.91.9823.2/38927.72543074.18.311.438.02.2233.3/39627.82173224.19.315.837.42.7344.0/39428.02303563.69.214.335.83.3553.2/38127.92202853.38.416.744.11.9464.1/39128.31782483.69.414.844.01.7474.3/36727.51652823.37.513.336.73.2184.0/36027.41552852.68.913.035.12.6092.5/37728.01553053.210.313.541.82.55102.7/37927.51583533.110.012.839.93.28114.3/36727.41503353.18.412.841.21.813125.5/36527.51502803.49.114.241.52.27134.3/36227.41543043.29.015.742.43.38144.8/34827.31352853.79.415.240.82.84153.5/37227.41602802.98.814.840.42.26164.3/35627.51552853.410.215.242.01.823试验结果分析根据正交试验结果计算方法，做出正交设计试验结果计算表3，表中K1表示该因素对应第一水平的试验数据相加，R表示每列中最大值减去最小值的极差，极差越大，表示该因素的水平变化对标准稠度用水量的影响越大，反之越小。表3各因素对水泥标准稠度用水量的影响水泥配比标稠用水（%）熟料粉（1-矿粉含量%）矿渣微粉（%）熟料矿渣石灰石石膏17120453527.426820664027.736420884527.84602010105028.057515464527.967415655028.3767158103527.5867151084027.497810485028.01074106104527.5117710854027.41274101063527.5138604104027.414860683527.315860865027.4168501054527.5K1110.9110.7110.6109.7K2111.1110.8110.5109.9K3110.4110.1110.5110.7K4109.6110.4110.4111.7R1.50.70.22.04以此类推，可分别做出各因素对初凝时间、终凝时间、3天、28天抗压强度的影响，分别得出如下结论:（1）对水泥标准稠度用水量影响较大的是矿渣微粉和矿渣的掺入量，对应水泥最佳标准稠度用水量的配比为：（熟料：矿渣：石灰石：石膏=72-82%：0-10%：8%：10%）：矿渣微粉=60-65%：35-40%（2）对水泥初凝时间影响较大的是矿渣和石膏的掺入量，对应水泥最佳初凝时间的配比为：（熟料：矿渣：石灰石：石膏=72-82%：0-10：10%：8%）：矿渣微粉=60-65%：35-40%（3）对水泥终凝时间影响较大的是矿渣、石膏及矿粉的掺入量，对应水泥最佳终凝时间的配比为：（熟料：矿渣：石灰石：石膏=73%：15%：6%：6%）：矿渣微粉=60-65%：35-40%（4）对水泥3d强度影响较大的是矿渣和矿渣微粉的掺入量，对应水泥最佳3d强度的配比为：（熟料：矿渣：石灰石：石膏=73-82%：0-15%：4%：8%）：矿渣微粉=55%：45%（5）对水泥28d强度影响最大的是矿渣微粉，其次为石灰石、矿渣、石膏的掺入量，对应水泥最佳28d强度的配比为：（熟料：矿渣：石灰石：石膏=78-82%：0-10%：4%：8%）：矿渣微粉=55%：45%3最终方案的选择最终配比方案的确定，要考虑到水泥国家标准的要求、水泥优良使用性能的要求、配比成本等多方面的因素，最终确定配比如下：（熟料：矿渣：石灰石：石膏）:矿渣微粉=(74%：12%：6%：8%):43%生产水泥性能如下：表3生产水泥性能细度（%）比表面积（m2/kg）标稠用水（%）凝结时间（min）强度（MPa）抗折抗压初凝终凝3d28d3d28d2.637627.41682193.38.613.840.2原配比生产水泥性能如下：表4原配比生产水泥性能细度（%）比表面积（m2/kg）标稠用水（%）凝结时间（min）强度（MPa）抗折抗压初凝终凝3d28d3d28d1.842128.92142833.49.013.946.25由以上两表比较可知，配比方案优化后，水泥的标准稠度用水量降低了1.5%，水泥初凝结时间提前46min，水泥的终凝时间提前64min，水泥的3d强度变化不大，28天强度不再超强度等级，水泥各项性能指标满足国标的要求，水泥在混凝土中使用时用水量、塌落度损失、粘聚性等性能很好。4结论将矿渣单独粉磨成450m2/kg的矿渣微粉在水泥生产中的应用正越来越得到水泥行业的重视。随着矿渣比表面积的增加，其活性明显增强，生产矿渣水泥时掺量可提高20％。为达到最佳的使用效果，建议使用普通硅酸盐水泥与矿渣微粉的混合配制为矿渣水泥，其颗粒分布更广，水泥各方面性能要优于硅酸盐水泥与矿渣微粉的混合配制。