少熟料水泥中大掺量矿渣激发条件的研究:

作者：崔崇华　谢运波  朱守东　

单位：中理工大学土木建筑学院　武警重庆消防总队　中建三局建筑学校

    摘要 研究在粉碎活化、碱性激发和硫酸盐复合激发的作用下，大掺量矿渣的活性激发与强度的关系。研究结果表明，对矿渣进行活化激发可显著提高大掺量矿渣水泥的早期和后期强度。将各种激发条件复合并在工业生产中应用可生产高标号少熟料和无熟料砌筑水泥。
    关键词 激发，矿渣，水泥
    Abstract Relationship between hydraulic reactivity of slag and strength of cement with low amount of clinker is explored under the activation of fine grinding，alkali and sulfate in combination.The result reveals that the activation of slag can remarkably improve the early and final strength of the resultant cement.Masonry cement with minor or without clinker can be produced through the combination and the application of the above-mentioned measures.
    Key Words activation，slag，cement

1　试验材料和试验方法

　　
1.1　原材料及组成
　　高炉矿渣:武汉钢铁公司高炉水渣，碱性系数M₀=(CaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃)=0.95<1，属酸性矿渣。
　　矿渣的质量系数
　　K=(CaO+MgO+Al₂O₃)/(SiO₂+MnO+TiO₂)=1.67>1.2
　　石膏:湖北应城纤维石膏。
　　熟料:武汉一治水泥厂回转窑熟料。
　　半水石膏:自制。
　　试验用原材料化学成分见表1。

表1 原材料化学成分

1.2　激发剂
　　本试验选用的激发剂可分为三大类:第一类为碱性激发剂，主要包括石灰、氢氧化钠、水玻璃、水泥熟料、碳酸钠；第二类为硫酸盐激发剂，主要品种有半水石膏、硬石膏、硫酸钠、铬矸渣；第三类为助磨剂，主要有FDN减水剂、三乙醇胺、木钙、糖蜜、三聚氰胺减水剂。
1.3　试验方法
　　原料细度分别采用透气法测比表面积和筛分法测4900孔的筛余。抗压强度试样制做采用水泥胶砂，比例为1∶2.5，试样尺寸为4cm×4cm×4cm和4cm×4cm×16cm，标准养护。原料粉磨分别采用2kg小磨Φ200mm×300mm，5kg小磨Φ500mm×500mm，工业磨Φ1.2m×4.5m。

2　试验结果及分析

　　
2.1　助磨剂对大掺量矿渣活化激发
　　为了提高粉磨细度，选取糖蜜、木钙、FDN、蜜胺树脂减水剂和三乙醇胺作为助磨剂，选取5个掺量。为了比较水泥细度相同时各种助磨剂对水泥早期强度的影响，助磨剂采用后掺法。水泥组成为:熟料∶矿渣∶石膏为30∶65∶5。磨机装球量为17kg，物料2kg，粉磨20min，比表面积为3260cm²/g。试样尺寸4cm×4cm×4cm，水灰比为0.44，后掺助磨剂对水泥3d强度影响见表2。

表2 后掺助磨剂对矿渣水泥3d强度的影响 MPa

注：未掺助磨剂水泥3d抗压强度34.3MPa。

　　从表2看出，后掺助磨剂的品种、掺量对水泥3d胶砂强度影响不大。在此基础上将上述各种助磨剂按不同掺量分别与物料混合，水泥组成与表2相同，测定其助磨效果，结果见表3。
　　从表3试验结果知，三乙醇胺的助磨效果最好，其次为糖蜜。三乙醇胺价格较贵，仅用于高标号水泥生产。其它几种助磨剂均为表面活性剂，原料来源广泛，从综合技术要求和经济核算考虑，糖蜜的助磨效果和水泥强度均处于最高值，3d抗压强度提高幅度达到33.2%，糖蜜最佳掺量为0.6‰～1.2‰。

表3 助磨剂不同种类及掺量对矿渣水泥细度和强度的影响

注：未加且磨剂试样比表面积3260cm₂/g，3d强度为34.3MPa。
2.2　矿渣活性的碱性激发
　　将矿渣经球磨机粉磨，细度为0.08mm方孔筛筛余为2.5%。本试验采用NaOH、Na₂CO₃、水玻璃作为激发剂。试验结果见表4、5、6。

表4 NaOH对磨细矿渣活性激发

表5 Na₂CO₃对磨细矿渣活性激发

表6 水下班对磨细矿渣活性激发