浅析混合材成分对水泥质量的影响

浅析混合材成分对水泥质量的影响

范宗明

范宗明

中建材（合肥）粉体科技装备有限公司安徽合肥230051

摘要：水泥主要是由于水泥颗粒及水化物之间相互连生、搭接、水化从而产生可以抵抗外力的作用。水泥主要产生于水泥熟料强度，也受水泥颗粒状态、混合材料及试验条件等影响。本文过不同混合材料的实验配比方式来分析混合材的不同成分对水泥质量的影响，并提出了水泥混合材优化组合一次来提高水泥的性能强度。

关键词：混合材料；水泥质量；影响

凡是天然或人工制成的矿物质材料，磨制成细粉，加水后其本身不硬化，但与石灰加水调和成胶泥状态，不仅能在空气中硬化，并能继续在水中硬化，这类材料称之为活性混合材。对混合材高细粉磨是为了进一步开发利用混合材的潜在水化活性。

一、混合材分类

1、活性混合材料

①水泥混合材料磨成细粉后，与石灰加水拌在一起，在常温下，能生成具有胶凝性的水化产物，既能在水中，又能在空气中硬化的，称为活性混合材料。

②活性混合材料的作用机理是与氢氧化钙和水发生水化反应，生成水硬性水化产物，并逐渐凝结硬化产生强度。

③作用：活性混合材料的主要作用是改善水泥的某些性能，还具有扩大水泥强度等级范围、降低水化热、增加产量和降低成本的作用。

④活性混合材料的种类有：粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰

2、非活性混合材料

①非活性混合材料又被称为惰性混合材料或填充性混合材料，是指不与水泥成分起化学作用或起很小作用的混合材料，主要起到惰性填充作用而又不损害水泥性能的矿物质材料。

②作用：掺入惰性混合材料的目的主要是为了提高水泥的产量，调整水泥的标号，减少水化热。

③非活性混合材料的常见品种有磨细石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣及其他与水泥无化学反应的工业废渣。

二、不同混合材对水泥质量的影响

通过混合材掺加量的试验数据，对常用的活性混合材料的性能进行分析。

1、试验条件与材料试验小磨为Φ500mm×500mm化验室统一试验磨机。全部试验样均通过0.9mm方孔筛。试验用熟料选用掺复合矿化剂生产的机立窑熟料，沸石为某围场天然沸石，矿渣为济源钢铁厂水淬矿渣，粉煤灰为焦作电厂干排粉煤灰，煤矸石为焦作地区煤矿自燃煤矸石，石膏为某省产二水石膏。

2、试验与讨论

熟料粉磨按照《水泥熟料标号测定方法技术条件》进行，控制比表面积在300m2/kg左右，细度不小于3%，SO3含量不超过3.5%。试验样粉磨细度以4%～7%为控制目标，石膏掺加量统一按5%。细度为0.080mm方孔筛筛余百分数，安定性由好到差依次为完好、弯曲、疏松、龟裂、崩溃。

(1)掺矿渣混合材的普通水泥早期强度较纯硅酸盐水泥有所提高，后期强度则有所降低，但降低幅度不大；而掺煤矸石的普通水泥随着煤矸石掺加量的增加，其早期和后期强度均呈下降趋势，且降低幅度较大；掺沸石时，虽然早期强度有所降低，但后期强度增进率较高，以序号为5、6、7的掺沸石普通水泥强度平均值与纯硅酸盐水泥相比较，28d抗折强度提高9.2%，抗压强度提高11.7%。

(2)掺火山灰质混合材特别是掺沸石时需水量增大。

(3)掺加火山灰质混合材料可以相对地缩短水泥终凝时间。

(4)由于沸石的存在，在有水的条件下，游离石灰与脱离沸石的活性硅和铝结合，从而能够很好地改善水：泥安定性。

(5)对于矿渣、沸石、煤矸石三种活性混合材来说，所配制的普通硅酸盐水泥质量性能顺序依次为沸石、矿渣、煤矸石。

三、混合材与矿物外加剂对水泥质量的影响

1、在水泥灌浆料材料中，对于一些天然的矿物和工业废渣通常有两种利用方式一是在水泥生产过程中，作为水泥的混合材用于生产水泥，二是在灌浆料的制备过程中，作为灌浆料的矿物外加剂用于制备灌浆料。尽管它们都是用于制备灌浆料，而且在灌浆料中都是作为胶凝材料，但是，由于它们是在不同的时候加入，经历了不同的过程，因而常常表现出不同的性质，取得不同的应用效果。

2、作为水泥的混合材是在水泥的生产过程中加入的，经历了与水泥熟料一起粉磨的过程。这一过程有两个作用，一是粉磨作用，通过机械作用，将天然矿物或工业废渣与水泥熟料一起破碎到更细的程度，二是混合作用，粉磨过程也是一个混合过程，各种物料在磨机中不段地翻动，使其充分的混合，达到较高的均匀度。当天然矿物或工业废渣作为水泥混合材添加时，粉磨作用不仅作用于水泥熟料，也作用于这些天然矿物或工业废渣。在这种情况下，天然矿物或工业废渣被磨细，提高了表面能，对改善其活性有着积极的作用，与此同时，也带来了两方面的负面影响，一是粉磨作用在增大表面能的同时也破坏了原有的颗粒形态。对于一些球形颗粒，它们在新拌浆体中表现出较好的润滑作用。球形颗粒的形态被打破，润滑作用也随之丧失。二是几种物性不一样的物料共同粉磨易导致水泥颗粒的不合理级配，对于一些易磨性较差的天然矿物或工业废渣，如矿渣，当与水泥熟料一起粉磨时，矿渣很难被磨细，水泥的细度实际上是通过水泥熟料的过细粉磨来保证的。因此，在矿渣水泥中，实际的颗粒分布是有非常细的水泥熟料颗粒与较粗的矿渣颗粒组成。

3、矿渣掺量越大，水泥熟料颗粒的实际细度也越细，这就导致了水泥颗粒分布的不连续性。这种颗粒分布的不连续性将会影响水泥和灌浆料的许多性能。最常见的，矿渣水泥的保水性较差，较容易泌水。不仅矿渣水泥如此，以矿渣作为主要混合材的普通硅酸盐水泥也会在不同程度上表现出这一特征。矿渣水泥保水性差的缺点除了与矿渣的表面性质有关外，颗粒分布的不连续性也是一个重要的因素。此外，由于矿渣较粗，影响了矿渣活性的正常发挥，而特别细的水泥熟料颗粒又会导致水泥熟料水化过快，带来早期放热过于集中等问题。实际上，对于掺入混合材的水泥系统，水泥熟料的水化反应与混合材的反应是不同步的，水泥熟料的水化反应先于混合材的反应，也快于混合材的反应。

颗粒分布的这种不连续性加大了这一差距，使得水泥形成一个早期过于集中的反应过程和以后的缓慢反应过程。而早期过于集中的反应过程有可能带来新拌灌浆料的坍落度损失较大。从水泥灌浆料的性能来，水泥应该保持一个较均匀连续的水化反应过程，而颗粒分布的不连续性影响水泥水化过程的均匀性。

天然矿物或工业废渣作为矿物外加剂使用时不经过与水泥熟料一起粉磨的过程，因此，水泥与矿物外加剂这些粉料没有一个预均匀的过程，遇氺时，这些粉状物料将结团，影响了各种物料在灌浆料中的均匀分布。前面已经谈到，在掺入天然矿物或工业废渣的水泥系统中存在着水泥熟料的水化反应和一些火山灰材料的火山灰反应，而且这两类反应之间存在着相互的作用，粉状物料的不均匀分布则会影响到这种相互作用。

4、加强化验室管理

（1）对化验室设备仪器、计量器具标准化管理，胶砂搅拌机、振动台、试模、抗折和抗压夹具等必须符合国家标准要求，经常检测维护，并按照国家标准进行自检。

（2）加强检验的培训和过程质量的管理，提高检验水平，减少试验检验误差，加强与质检机构的对比分析，确保水泥强度检验和试验的准确性。

通过不同混合材的实验配比分析了对水泥质量的不同影响，随着技术的不断提高，对水泥的使用质量要求也越来越高，只有加强混合材成分的合理配比技术，水泥的质量才能得到保障，这样才能进一步促进经济的发展。

参考文献：

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[2]张大康,明经龙,冯方波.混合材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.高掺量石灰石混合材成分对水泥使用性能研制与应用[J].水泥工程,2012(5):29.