水泥網 > 水泥 > 正文

助磨劑對摻粉煤灰復合硅酸鹽水泥性能的影響

2007-07-27 00:00  留言

1 試驗目的

粉煤灰中含有較多的玻璃微珠，海綿狀的玻璃體及少量的碳粒。玻璃體含量越多，粉煤灰的活性越好．早期活性是以物理活性(顆粒效應、微集料效應等)為主．經過3個月或更長時間，粉煤灰的火山灰化學活性才能逐漸表現出來，并賦予其良好的性能(后期強度高、抗?jié)B性能好，耐磨等)．經過大量試驗研究得出最常用的粉煤灰活性激發(fā)方法有細磨和化學激發(fā)．

通過細磨可粉碎大多孔的玻璃體，提高顆粒比表面積，破壞玻璃表面堅固的保護膜，使反應接觸面、活化分子增加，改善了表面特性，提高了粉煤灰的物理活性。綜合生產成本和實用效果，粉煤灰的細磨比表面積控制在500~550m3/kg為最佳。

化學激發(fā)主要是利用化學物質，破壞玻璃體的網格狀結構，粉煤灰火山灰活性的主要來源是鋁硅質玻璃體，一般情況下粉煤灰玻璃體的聚合度高，低聚合物的含量很少，活性不易發(fā)揮。因此，在磨細到一定程度時，想進一步提高粉煤灰的活性，只有破壞粉煤灰中的≡Si-O-Si≡和≡Si-O=A1≡網絡構成的保護層，使內部可溶性Si02、Ai2O3的活性釋放，使高聚合度的玻璃體解聚成單體或雙聚體等活性物，才能促進玻璃體的進一步水化。

      如果上述兩種方法同時使用，效果可能會更佳我公司以粉煤灰為主要混合材生產復合硅酸鹽水泥，原來對粉煤灰的活性激發(fā)，僅僅限于物理作用，即細磨至一定的比表面積，觀察粉煤灰的活性和在水泥中的摻入量．但經過幾年來的使用發(fā)現制約粉煤灰在水泥中使用的瓶頸問題主要是早期強度偏低，標準稠度用水量大，施工中模板周轉慢．因此，為進一步提高粉煤灰的活性，我們進行了摻加各種助磨劑的試驗，現介紹如下：
       2各種助磨劑的助磨效果試驗
2．1試驗材料
      1) PⅡ52.5級銅陵牌海螺水泥，化學成分見表1。
      2) 溫州發(fā)電廠粉煤灰原灰：比表面積297m²／㎏,80um篩余地15.8％，密度為2.00g／cm³。
      3) 大磨粉煤灰成品灰：比表面積為508m²／kg，密度為2.24g/cm³。80um篩余幾乎為0，45μm篩余7.78％?；瘜W成分見表1。

表1兩種主要生產原料的化學成分

      4)外購水泥助磨劑：
      A類是利用工業(yè)廢液加入一定量的三乙醇胺，以礦渣和粉煤灰作載體配制而成的固體復合外加劑。工業(yè)廢液中含有的主要離子及式團為N、RCOO、SO。
       B類的成分主要是經過磁化的表面活性劑和一些極性強的物質混合而成的復合外加劑，以礦渣作載體的固體混合物。
       C類為液體外加劑，主要成分為醇胺類有機物。
2．2試驗方法
       在原灰中分別加入A、B、C1和C2助磨劑，各助磨劑的摻量是根據生產廠家提供的水泥中使用量換算而得。在小磨內分別粉磨15min，粉磨效果見表2。

2．3試驗結果
      由表2可以看出，B類助磨劑的助磨效果最好，比表面積比空白樣提高了5．9%o，A類次之，比空白樣提高了4．4％，C類助磨效果不很明顯。
      3各種助磨劑對水泥性能的影響試驗
3．1試驗方法
       用分別添加A、B、C1，C2助磨劑的灰和P?1152．5級海螺水泥配制復合水泥，粉煤灰摻量均為40％，所配制的復合水泥性能見表3，不同種類助唐劑對水泥強度影響如圖1所示．

3．2試驗結果分析
        由表3可知，B類助磨劑增強效果最明顯，其中3d抗壓強度比空白樣提高了5．7Mpa，8d抗壓強度提高了4．6Mpa，標準稠度用水量絕對值降低了o．3％，凝結時間縮短，其中初凝縮短了20min，終凝縮短了23min。A類助磨劑對水泥性能的影響和B類相似，但標準稠度用水量的降低幅度比B類大，降低了0．6％，水泥強度的增長比B類稍差。B類助磨劑的綜合效果最好。C類助磨劑對水泥性能的影響不明顯．
這幾種助磨劑的使用成本分別為：A類4．8元/t，B類10．5元/t，C類2．6元／t。因我公司使用的混合材主要是粉煤灰，水泥的早期強度偏低，標準稠度用水量高，凝結時間較長，不利于工程施工．綜合考慮幾種助磨劑的效果和成本，我們首選A類助磨劑在生產上批量試用．
3．3 Φ2.6mX10m開流磨中試效果
        研磨粉煤灰的磨機是Φ2．6mXlOm的開流磨，從磨頭加入1．0％的A類助磨劑，在保持相同的比表面積(500m2，／噸+30m2／kg)下，臺時產量由原來的22t／h左右提高至25t／h左右，試生產3d，粉磨電耗平均降低3．7TkWh／t。說明助磨劑改善了磨內物料的粉磨情況，降低了粉磨成本．但應注意的是，產量提高后磨內填充系數增大，磨頭有吐料現象．調整研磨體的級配和裝載量，吐料現象基本得到控制。
生產上的試驗也驗證了A類助磨劑助磨效果，因此我們就A類助磨劑對復合水泥性能
的影響作了進一步的試驗研究。
        4 A類助磨劑對復合水泥性能影響的試驗
4．1試驗材料
        1)Φ2．6mXlorn開流磨研磨的粉煤灰，比表面積512m2／kg，45μm篩余7．85％，80μm篩余0．5％，密度
        2．24g／cm3．
        2)P?Ⅱ52．5級銅陵海螺水泥．
        4．2試驗方案和試驗結果
水泥的配比及其試驗結果見表4和表5，水泥3d、28d抗壓強度如圖2和圖3所示。

4．3試驗結果分析
        由表4和表5的試驗數據可以得出以下結果：
1) 5組不同混合材摻量的試驗，各組加入A類助磨劑后，與同組空白樣相比，標準稠度用水量有所降低，當A類助磨劑在水泥中的摻量為0．40％時，水泥的標準稠度用水量平
        均降低約0．7％。且隨粉煤灰摻量的增加，標準稠度用水量降低幅度提高。各組試樣的凝結時間變化規(guī)律相似，初、終凝時間均有不同程度的縮短，隨粉煤灰摻量的增加，凝結時間的縮短趨于明顯，初凝時間平均縮短約20min，終凝時間平均縮短約30imn，當摻入50％的粉煤灰時，終凝時間縮短了39min。
        2)加入A類助磨劑后能明顯提高水泥的強度，特別是3d強度，5組試驗樣3d抗壓強
度平均提高了3．7Mpa，28d抗壓強度平均提高了2．8Mpa，抗折強度也有不同程度的增長，
粉煤灰摻量40％的這組試樣，強度提高尤其明顯，3d抗壓強度提高了4．6Mpa，28d抗壓強度提高3．8Mpa。說明這種助磨劑比較適合高摻粉煤灰的水泥。
        3)加入A類助磨劑后能明顯提高水泥的活性，空白樣的粉煤灰活龍活現性為76．0％，加入0．40％的A類助磨劑后粉煤灰的活性為80．3％，與空白樣相比提高了4．3％．
        4)加入A類助磨劑的水泥后期強度增進不明顯，如表5的數據顯示：加入0．40％的助磨劑后，2個月的抗壓強度只增長了0．9Mpa,和28d相比增長幅度明顯減小，3個月強度增幅更小，6個月的強度已與空白樣基本相同。這說明A類助磨劑僅對單摻粉煤灰水泥的早強度有明顯的激發(fā)作用，一旦大部分強度發(fā)揮出來，就不再有顯著影響了
5)加入A類助磨劑，生產同樣強度水泥的水泥，混合材的摻量可提高5％-6％，降低了水泥生產成本。
6)從S2和S4組的試驗可以看出，A類助磨劑的摻入量控制為0．40％比較合適。
7)加入A類助磨劑，對水泥的安定性沒有影響。
5 結論
      1)使用A類助磨劑能提高磨機的臺時產量約13．5％，節(jié)約電耗，降低粉磨成本。
      2)摻入A類助磨劑后，水泥的標準稠度用水量減少，水泥試體的干縮減??；凝結時間能縮短近20min，有利于工程施工。
      3)加入0．4％的A類助磨劑后，粉煤灰的活性提高了4．3％，說明助磨劑對粉煤灰的活性有一定的激發(fā)作用。
      4)使用A類助磨劑使水泥的3d抗壓強度平均提高約3．4Mpa,28d抗壓強度平均提高約 2．4Mpa。在粉煤灰摻量40％時，強度提高最為明顯。但助磨劑對水泥28d以后的強度貢獻逐漸減小，6個月齡期的強度已接近空白樣，具體原因還有待于進一步的研究。
      5)從成本和水泥性能的改善效果來看，A類助磨劑的最佳摻入量控制為0．40％比較好。
      6)按水泥中助磨劑的使用量0．40％計算，助磨劑的使用成本為4．8元/t，粉煤灰原灰按20元／t，進廠P．Ⅱ52．5級海螺水泥約300元／t，每噸粉煤灰粉磨電耗下降3．7kWh／t，每噸水泥粉煤灰的摻量可提高6％，每噸水泥可節(jié)約12．5元，每年可為公司節(jié)約280萬元左右，同時也提高了粉煤灰資源的綜合利用。