含镁石灰石作水泥混合材试验研究

水泥四川水泥 2014-06-13

通过优化配方，利用含镁石灰石能生产出符合要求的石灰石硅酸盐水泥，能达到合理利用熟料与低品味石灰石生产合格水泥的目的。

　　1 引言

　　石灰石的主要成分是碳酸钙（CaCO₃），是水泥生产的主要原料，每生产1t水泥熟料通常需要1.2-1.3t石灰石，另外低品质的石灰石可以用作水泥粉磨阶段的惰性混合材。近年来研究表明，石灰石在水泥中并不完全是简单的惰性掺合料，它具有加速效应和活性效应^[1]。在水泥中掺入约5-8%的石灰石代替熟料，可以提高水泥的早期强度，同时不明显降低水泥后期强度，但当石灰石掺量较大时，与矿渣、粉煤灰等活性混合材相比，石灰石会明显地降低水泥后期强度^[2]。我国JC/T 600-2010《石灰石硅酸盐水泥》对石灰石混合材的品质所作的技术要求是，石灰石碳酸钙含量不小于75.0%，三氧化二铝含量不大于2.0%；水泥中石灰石含量大于10%，小于25%。然而，在国外，石灰石硅酸盐水泥的生产已有较高的技术水平，其石灰石混合材的掺量可达20%以上，有的甚至高达30%^[3]。随着我国水泥产能不断扩大，优质石灰石资源和活性混合材资源日益短缺而且石灰石矿山很多夹杂着高镁层，难以用于生料制备，所以就地取材，合理利用原料矿山低品味石灰石现在显得尤为重要。研究试验表明，不同氧化镁含量石灰石作为水泥混合材使用对水泥质量影响不大，具有较好可行性，这对于综合利用资源，节约生产成本具有重要意义。

　　2 试验材料及方法

　　2.1 原材料

　　熟料及石灰石：葛洲坝集团水泥有限公司生产的普通熟料及自备矿石生产的石灰；脱硫石膏及炉渣：取自荆门热电厂。试验所用的熟料、脱硫石膏、炉渣、不同品位石灰石的化学成分见表1。从表1可以看出五种石灰石（编号A、B、C、D、E）的氧化镁含量逐渐上升，从1.1%上升到16.76%，而氧化钙含量逐渐下降，其余组分波动很小。

　　2.2 试验内容

　　将熟料、石灰石、炉渣等块状物料分别用颚式破碎机破碎至粒径小于7mm，混合均匀；脱硫石膏在55℃烘箱内烘干至水分小于1%，混合均匀；水分含量大于1%的石灰石、炉渣在105℃烘干箱内烘干至水分小于1%；各种物料按表2的比例称量混合，总量5Kg，装入化验室统一试验小磨，粉磨相同的时间。

　　2.3 检验方法

　　水泥细度按照GB/T1345-2005《水泥细度检验方法筛析法》检验；水泥比表面积按照GB/T8074-2008《水泥比表面积测定方法勃氏法》测定；水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性按照GB/T1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》检验；水泥胶砂强度按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》检验。

　　3 结果与分析讨论

　　按表2的配方对制备好的石灰石硅酸盐水泥和水泥熟料的细度、比表面积以及标准稠度用水量、凝结时间进行检测，并且进行标准水泥胶砂试验，所得的结果如表3所示。从表中可以看出，试验所得的石灰石硅酸盐水泥的比表面积偏差很小（370-381kg/m3),有效排除了水泥细度对其物理性能的影响。

　　所有试样的安定性检测都合格，说明高镁石灰石作为石灰石硅酸盐水泥的混合材能保证水泥的安定性。这主要是由于高镁石灰石中的镁主要以碳酸镁或白云母的形式存在，而非方解石（游离氧化镁），避免了与水反应生产氢氧化镁而产生体积膨胀。另外一方面，试样的标稠用水波动很小，凝结时间满足硅酸盐水泥的要求（初凝不得早于45min,终凝不迟于600min)，说明低品味石灰石混合材对水泥凝结时间影响不大。

　　1～5组的石灰石掺量为13%，其3天与28天强度偏差很小而且均满足P?C32.5水泥的要求；对应的6-10组的石灰石掺量为6%，其强度满足P?O42.5水泥的要求，由此可见，石灰石混合材中氧化镁含量对水泥物理性能几乎没有影响，不过随着石灰石掺量增加（熟料的掺量减少），水泥的强度会有所下降,特别是对抗压强度影响明显。

　　4 结论

　　（1）通过优化配方，利用含镁石灰石能生产出符合要求的石灰石硅酸盐水泥，能达到合理利用熟料与低品味石灰石生产合格水泥的目的。

　　（2）含镁石灰石作为水泥混合材使用对水泥质量影响不大，可用作水泥混合材，且该类型低品位石灰石用作混合材对资源综合利用和降低生产成本具有积极意义。

　　参考文献

　　[1] 林宗寿, 武秋月, 石灰石混合材在水泥中的应用研究[J], 河南建材, 2008(3):34.

　　[2] 张大康, 明经龙, 冯方波, 高石灰石掺量水泥专用助磨剂试验研究[J], 水泥, 2012(5):5.

　　[3] 李悦, 胡曙光, 陈卫军等, 高掺量石灰石硅酸盐水泥的研制与应用[J], 水泥工程, 1997(5):29.

编辑：王欣欣

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