利用SP爐灰替代石子、礦渣粉在P.O42.5水泥的試驗(yàn)

筆者公司為進(jìn)一步增加企業(yè)效益，考慮到混合材供應(yīng)中一級粉煤灰資源總量有限，礦渣粉價(jià)格昂貴，在現(xiàn)有工藝裝備和原材料供應(yīng)條件下，充分利用筆者公司兩條5000t/d預(yù)分解窯余熱發(fā)電SP爐灰作為超細(xì)粉生產(chǎn)水泥，切實(shí)可行，效益明顯，試驗(yàn)如下。

　1 SP爐灰試驗(yàn)

1.1  SP爐灰是預(yù)分解窯余熱發(fā)電窯尾SP鍋爐在利用窯尾高溫廢氣時(shí)收集的粉塵。因其比表面積高達(dá)680-710m²/kg左右，使其能有很高的利用價(jià)值，其化學(xué)成分見表1。

表1  SP爐灰化學(xué)分析 %

筆者公司SP爐灰80μm篩余為0.4%、水分0.2 %、堿含量0.26% ，均大大低于JC/T742-2009摻入水泥中的回轉(zhuǎn)窯窯灰標(biāo)準(zhǔn)要求限量，完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)表1數(shù)據(jù)對比可知SP爐灰主要化學(xué)組成燒失量和氧化鈣含量均高于生料的34.82%，通過配料（石灰石81.5%、粉煤灰5.3%、砂巖7.2%、鋼渣6%四組分配料）計(jì)算倒推可知SP爐灰是由85%的石灰石，10%以上的粉煤灰組成，即生料配料4組分中易磨性最好的石灰石和濕排粉煤灰組成。SP爐灰中的游離氧化鈣含量0.38%，即SP爐灰中石灰石基本未分解，還是以碳酸鈣形態(tài)存在，它對混凝土的性能和施工影響有限。

1.2  SP爐灰的顆粒級配（見表2）

表2   SP爐灰的顆粒級配 %

由表2的SP的顆粒級配可知SP爐灰中31μm以下顆粒含量為84.9％，10μm以下顆粒含量為47.8％，摻入水泥中優(yōu)勢明顯。對水泥而言3-32μm的顆粒對水泥強(qiáng)度增長起主要作用，特別是16-24um的顆粒對水泥性能尤為重要，含量越多越好。小于3μm的細(xì)顆粒不要超過10％，由于＜3μm的顆粒水化反應(yīng)過快，對水泥強(qiáng)度貢獻(xiàn)不大。但保持＜3μm的顆粒在適當(dāng)含量，可以提高水泥和混凝土的密實(shí)性。大于65μm和小于1μm的顆粒越少越好，最好沒有。在現(xiàn)有水泥組分中摻入適量SP爐灰，可以補(bǔ)充水泥中細(xì)顆粒不足，使膠凝材料顆粒具有更加緊密的堆積，對強(qiáng)度和施工性能有所改善。

2  試驗(yàn)

依據(jù)現(xiàn)行國家水泥標(biāo)準(zhǔn)GB175-2007通用硅酸鹽水泥的規(guī)定，通用硅酸鹽水泥中允許摻入5％的窯灰，比照國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T742-2009摻入水泥中的回轉(zhuǎn)窯窯灰，筆者公司的SP爐灰各項(xiàng)指標(biāo)完全符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.1試驗(yàn)方案

根據(jù)SP爐灰燒失量35.58％的實(shí)際及P.O42.5水泥燒失量不超5.0％的要求，采用SP爐灰替代石子及部分礦渣粉方案，試驗(yàn)配比方案見表3。

表3  試驗(yàn)配比方案 %

2.2  試驗(yàn)方法

將前述所需的顆粒狀物料：熟料、石子、脫硫石膏分別在的試驗(yàn)小磨中進(jìn)行粉磨，然后和已處于水泥成品細(xì)度狀態(tài)的礦渣粉、粉煤灰、SP爐灰按表3中的配比稱量配制，再用混樣機(jī)混合15分鐘。

2.3  試驗(yàn)結(jié)果（見表4）

（1）對抗壓強(qiáng)度的影響：SP爐灰替代石子3天強(qiáng)度表現(xiàn)為下降趨勢，但非直線下降，從2—6%每增加1%的SP爐灰強(qiáng)度下降0.1-0.15MPa, 28天抗壓強(qiáng)度隨摻量增加逐步恢復(fù)。 SP爐灰全部替代石子后3天強(qiáng)度不下降，尤其28天抗壓強(qiáng)度增長1MPa；SP爐灰替代部分礦渣粉，強(qiáng)度下降幅度也不大，摻量達(dá)到6%時(shí)，幾乎對3天抗壓強(qiáng)度無影響，但對28天抗壓強(qiáng)度較大，每增加1%降低0.75 MPa。

（2）對水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度的影響：SP爐灰替代石子水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度呈緩慢的直線增加趨勢，每增加1%的SP爐灰標(biāo)準(zhǔn)稠度上升0.1-0.2；SP爐灰代礦渣粉標(biāo)準(zhǔn)稠度呈緩慢下降趨勢，每增加1%的SP爐灰標(biāo)準(zhǔn)稠度下降0.05-0.1。這是增加SP爐灰摻量后膠凝體系中超細(xì)微粉增加而造成的需水量增加。

（3）對水泥凝結(jié)時(shí)間的影響：SP爐灰替代石子隨摻量增加初、終凝時(shí)間基本無變化，全部替代石子后水泥初凝時(shí)間縮短5分鐘，終凝時(shí)間延長22分鐘；SP爐灰代礦渣粉水泥凝結(jié)時(shí)間呈下降趨勢，總體變化不大，這種變化基本不影響水泥的使用。

　3  試驗(yàn)結(jié)論

SP爐灰替代6%-8%石子生產(chǎn)P.O42.5水泥3天強(qiáng)度略微降低，凝結(jié)時(shí)間影響較小，3天強(qiáng)度即使下降因現(xiàn)有水泥后期強(qiáng)度高，也會滿足市場要求。SP爐灰替代部分礦粉28天強(qiáng)度下降幅度較大，可考慮摻加2%替代等量礦粉。