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常见的复合硅酸盐水泥有哪些种类

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-07-19  浏览次数:114
核心提示:    在水泥生产时加入混合材料,可以节约熟料及相关的资源与能源,提高水泥产量,降低水泥成本,大量利用工业废渣还可以减少
   

  在水泥生产时加入混合材料,可以节约熟料及相关的资源与能源,提高水泥产量,降低水泥成本,大量利用工业废渣还可以减少环境的污染。同时,混合材 料也可以改善水泥的某些性能,如降低水化热,提高耐久性能等。我国通用水泥 标准中允许掺加混合材料已有几十年的历史,目前掺加混合材料的硅酸盐水泥在国外也越来越多。

  王幼云等人的大量试验证明,采用两种或两种以上混合材料复掺较单掺时能明显改善水泥的性能。当然,并不是各类混合材料简单的混合,而是有意识地 取长补短,产生单一混合材料不能有的优良效果。我国水泥工业界已逐渐认识 到复合水泥的优越性,在该水泥的研究、生产方面有了较大的发展,出现了多种体系的复合水泥,不仅有传统混合材料生产的复合水泥,也有新幵辟混合材料的 复合水泥。传统的混合材料为高炉矿渣、火山灰、粉煤灰、石灰石、砂岩、窑灰等; 新幵辟的混合材料有化铁炉渣、精炼铬铁渣、增钙液态渣、磷渣、钛渣等。

  (1) 含矿渣的复合水泥

  粒化高炉矿渣在我国早已成为一种重要的水泥原料,由于其来源、分布方面的原因,致使许多地区矿渣资源很紧张,价格较高。为了节约矿渣掺量,降低水 泥成本,一些企业采用石灰石、沸石、磷渣、粉煤灰、钢渣、煤矸石等与矿渣双掺或 三掺,因而形成了以矿渣为主要混合材料的系列复合水泥。

  1) 矿渣、石灰石复合水泥

  据李东旭等人的研究,矿渣与石灰石双掺后,其3d抗压强度高于两者中任 一种单掺时强度。总掺量为20% ~50%时,复合水泥的抗压强度随石灰石掺量 增加而降低。当石灰石掺量控制在10%以内时,不会改变原矿渣水泥的性能。 中国水泥厂用矿渣(20% ~26%)、石灰石(5% ~9%)、窑灰(2% ~4%)三掺,生 产出了 28d抗压强度高于52.5MPa的复合水泥。济南水泥厂以矿渣(28% )与 石灰石为混合材料生产复合水泥,石灰石掺量为12% ~ 15%,其早期强度优于 矿渣水泥,初凝时间也较理想。以矿渣、石灰石、粉煤灰三掺时,粉煤灰不宜超过 3%的掺加量,否则早期强度偏低,凝结时间也延长了。

  2) 矿渣、煤矸石复合水泥

  邯郫水泥厂将矿渣、煤矸石作为混合材料生产复合水泥,并用窑灰部分代替矿渣,复合水泥性能全部达到标准中425号复合水泥的各顶技术要求。该厂的 混合材料掺量为矿渣25% ~27%,煤矸石8.5% ~12.5%,窑灰5%,水泥28d抗 压强度可达到51MPa以上。煤矸石中的基本组分是含水硅酸盐的粘土矿物、高岭石或多水高岭石,其中碳质页岩约占40% ~ 50%,经自燃后,其活性氧化硅、 活性氧化铝总量占69% ~85%,活性较高。陕西省耀县水泥厂特种水泥分厂用 15%矿渣、15%煤矸石(没有自燃)双掺生产出的复合水泥性能也较好,28d抗压 强度可达到50MPa以上。

  3) 矿渣、磷渣复合水泥

  磷渣是电炉升华制磷的副产物,经过水淬后,磷渣含有80%以上的玻璃体,主要矿物是a-CS (假硅灰石)、p-C2S、Ci2A7、C3S2 (钙硅石)、CsS2 • CaF2 (枪晶

  石)等,具有与矿渣相接近的水化活性。青岛水泥厂在生产复合水泥时发现,磷渣掺量达到25%的情况下,其水泥性能与矿渣水泥性能相似;在不改变生产工 艺的情况下,完全可以生产425号水泥,其他各顶指标均符合标准规定。磷渣掺 量超过25%后,水泥凝结时间延长,3d、7d强度随磷渣掺量增加而显著下降,28d 强度则下降幅度较小,如采用激发剂则可改善此种情况。

  4) 矿渣、沸石复合水泥

  沸石是我国常用的一种天然火山灰质混合材料,湖北省黄石市二水泥厂用矿渣25%、沸石10%双掺,可生产出425号复合水泥,但沸石掺量不宜过多。例 如,芦令超等人用矿渣10% ~20%、沸石30% ~40%进行了双掺试验研究发现,加入大量沸石会导致复合水泥早期、后期强度较大幅度下降。使用复合激发剂 后,可减小强度降低的幅度。李东旭等人的研究表明,不用激发剂时,固定矿渣、 沸石总掺量为40%,强度随沸石掺量而下降。当加入激发剂时,3d、7d强度有所 提高。不论有无激发剂加入,复合水泥中以沸石掺量10%时强度最好。

  5) 其他含矿渣的复合水泥

  金成昌等人用矿渣、钢渣、粉煤灰、煤渣作混合材料,总掺量达到45%以上,激发剂4. 5%,制造出的复合水泥28d抗压强度可达到48MPa以上。原山东建 材学院水泥研究所张德成等人研究表明,用矿渣20% ~25%、电厂炉渣15% ~ 20%也可生产出符合标准的425号复合水泥,此顶技术已在泰安某水泥厂得到生产应用,并取得了可观的经济效益。其他应用实例如矿渣、碎砖双掺,矿渣、页 岩、石灰石三掺等,也取得了很好的效果。

  (2) 硅质渣、铁粉复合水泥

  硅质渣是化工厂用铝矾土作原料生产硫酸铝时产生的废渣,又称为硫酸铝渣,主要化学组成为Si02、Al2〇3,硫与碱含量很少。XRD分析表明,硅质渣含有 大量活性Si02、Al2〇3,单掺时,能提高水泥3d、7d及28d的强度。

  铁粉是用硫铁矿石生产硫酸时排出的废渣,又称为硫铁矿渣。其主要化学组成为Fe2〇3、Si02、Al2〇3,外观为红色,常作为水泥生产中的铁质校正原料,单掺试验表明其具有一定的水化活性。

  临沂第三水泥厂的生产表明,当硅质渣和铁粉的掺量固定为30%时,复合水泥28d抗压强度随硅质渣掺量减少而降低;总掺量为25%时,硅质渣掺量 15%为最好;总掺量为20%时,硅质渣掺量10%为最好。在后两种情况下,复合水泥28d抗压强度均高于纯硅酸盐水泥的强度。

  硅质渣有一定的促凝作用,可缩短复合水泥的凝结时间;掺量较大时,需水量相应增加。

  由于铁粉外观为红色,故该复合水泥也呈暗红色,这与习惯上常用的水泥颜色不一致,在一定范围内影响了该水泥的使用。但是,该水泥已直接用于那些需 要红色水泥的场合,如制作水磨石、红底水刷石、地面、花砖等,作为彩色水泥使 用时,永不褪色。该水泥又称为硫酸铝渣、硫铁矿渣复合水泥。

  (3) 含粉煤灰的复合水泥

  1) 粉煤灰、磷渣复合水泥

  根据张虹等人的研究结果,粉煤灰单掺时不如粉煤灰与磷渣双掺时的效果好。在粉煤灰掺量25%及石膏掺量5%的情况下,改变熟料与磷渣的相对掺量, 当磷渣掺量小于25%时水泥强度随磷渣掺量增加而增加;当磷渣掺量大于25% 时,水泥强度随之降低;混合材料总掺量为50%时,磷渣掺量为25%时效果最好。该水泥早期强度高,凝结时间正常,达到了 425号R型水泥的标准,具有良 好的抗冻性及抗蚀性。

  (2) 粉煤灰、煤渣复合水泥

  峨眉山盐化工业集团公司水泥厂,用粉煤灰与煤渣双掺生产复合水泥,掺入两种混合材料的比例最好是1: 1。根据多次实验,生产425号复合水泥时,总混 合材料的最佳掺量是25%左右,最多可以达到30%,超过30%后水泥抗压强度 波动大,无法稳定生产。根据该厂的经验,生产复合水泥时,熟料的28d抗压强 度至少要高于54MPa;水泥细度相对要求更细一些,企业内控指标应小于5%以 下;同时,对混合材料的烧失量也要严格控制,防止复合水泥的烧失量超过国家标准。

  (3) 粉煤灰、硅锰渣复合水泥

  硅锰渣是生产硅锰合金时用CaO还原后形成的一种副产品,经水淬后成为 粒状,结构疏松,外观为浅绿色。岩相分析证实,其中的C2S含量在75%以上, 其余矿物为尖晶石类矿物及锰酸钙,与粉煤灰双掺可生产425号复合水泥。辽 宁省朝阳二建水泥厂与辽宁省辽阳建材研究所的研究发现,硅锰渣掺量增多可以提高复合水泥的抗折强度;用其配制抹灰砂浆,和易性好,泌水性小,早期强度 发展较快。

  (4) 烧粘土、废渣、石灰石复合水泥

  富平飞跃建材厂研制生产了这种复合水泥。烧粘土是一种人工火山灰质混合材料,含有较多的Si〇2、Al2〇3,这里所用的废渣也是一种含有Si〇2、Al2〇3的 人工火山灰材料。根据试验所确定的混合材料最佳三掺配比为:烧粘土 12% ~ 16%,废渣5% ~ 10%,石灰石3% ~5%,总掺量为20% ~ 31%。该水泥符合国家标准425号、425号R型复合水泥的技术要求,并有部分水泥达到525号复合 水泥的指标要求。石灰石起着提高强度的作用,如果只用烧粘土与废渣双掺,则 28d抗压强度低于三掺时的强度值;单掺烧粘土 12% ~ 16%时也不如三掺时的 效果好。

  (5) 煤矸石、液态渣(或石灰石)复合水泥

  陕西省耀县水泥厂特种水泥分厂用液态渣15%、煤矸石15%双掺所生产的复合水泥,虽然早期强度较低,但水泥需水量较小,浆体流动度较好,强度增进率 较高。该厂采用的液态渣是电厂煤灰经过水冷后形成的半透明玻璃体材料,较 难磨,其主要化学组成为Si〇2、Al2〇3、Fe2〇3,而CaO含量很少。用煤矸石20%、 石灰石5%双掺,及液态渣20%、石灰石5%双掺,均可生产425号R型复合水 泥。

  (6) 彩色复合水泥

  李岳庆用特定的矿渣、钢渣与石灰石、石膏、白色硅酸盐水泥熟料,经合理配比后,磨细制成了彩色复合水泥。该复合水泥的3d、7d强度均达到早强型水泥 的要求,具有较高的强度增进率。钢渣掺量要求小于10%,否则会产生急凝、安 定性不良、强度增进率低等现象。这里采用的钢渣为水淬还原钢渣,含有较多的 C2S矿物,由于水淬阻止了 p-C2S向7-c2s的转化,故活性较高。

  由于彩色复合水泥中混合材料掺量较大,因而降低了水泥碱度(pH为8. 5 左右),其坯体白度(不加颜料时的水泥白度)为65度左右。应用该水泥制成的彩色水泥制品色泽艳丽、持久,不泛白、不起霜;同时,矿渣的水化使得混凝土表 面凝胶增多,水泥制品色泽显得特别光亮。

  据报道,也有研究人员用矿渣、钢渣、石灰石、磷渣、煤渣等作混合材料制备出了复合道路水泥。

 
 
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