高掺量石灰石生产复合水泥探究

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1、高掺量石灰石生产复合水泥探究　　摘要：本文通过大量试验，系统地研究了石灰石混合材掺量对水泥一些性能的影响，并分析了产生各种影响的原因。结果表明，掺有石灰石的硅酸盐水泥具有很好的物理性能，认为高石灰石掺量下，水泥28d强度大幅度下降的问题可以通过多种混合材复掺、使用矿渣微粉和降低水泥细度来调节。试验表明，高掺量石灰石做混合材用于生产复合水泥方案是可行的。关键词：石灰石需水量凝结时间流动度强度0前言石灰石用作水泥混合材在国内外得到广泛重视，试验表明[1，2，3]，石灰石并非完全是一种惰性混合材，它具有加速效

2、应、活性效应、形态效应和优异的微集料效应，在水泥中掺加适量的石灰石可提高水泥早期强度、改善水泥和易性和保水性。众所周知，石灰石掺量过大，对水泥后期强度影响极大，正是由于这一原因，水泥生产中石灰石的掺量收到了很大的限制。本文通过试验，对高掺量石灰石生产复合水泥进行研究，以供指导实际生产。1试验原料试验主要原料产地及化学分析见表1。表1试验主要原料产地及化学分析72试验方法将试验用原料烘干、破碎、混匀后，按照一定配比称量，采用统一试验小磨混合磨制相同时间。由于石灰石与熟料混合粉磨，石灰石在不同程度上会阻碍熟

3、料的粉磨[4，5，6]，导致水泥比表面积虚高，所以这里暂不考虑比表面积和颗粒级配对水泥性能的影响，只将80μm筛余控制在8%左右。强度按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》检验，标准稠度需水量、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，0.08mm细度按照GB/T1345-2005《水泥细度检验方法筛析法》检验，流动度按照GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》检验。3石灰石单掺对水泥性能的影响试验用4%、6%、8%

4、、10%、15%、20%、25%、30%、40%等量取代熟料，其配比及结果见表2。表2石灰石单掺配比及试验结果3.1对细度的影响从试验结果可以看出，随着石灰石掺量的增加，水泥80μm筛余增加，尤其是超过15%以后，更加明显。其主要原因是因为石3.1灰石和熟料混合粉磨时发生明显选择性磨细，熟料促进石灰石的粉磨，石灰石则对熟料粉磨有一定阻碍作用，吴建其、蒋琼等人的研究已经证明了这一点。73.2对需水量和凝结时间的影响随着石灰石的增加，水泥的需水量逐渐减小，分析其主要原因是一方面水泥细度变粗，致使需水量减少，

5、另一方面由于掺入石灰石后，石灰石颗粒表面光滑，水份在其表面附着力小，又由于石灰石粉中含有大量小于10μm的颗粒，这些细微颗粒填充水泥颗粒堆积的间隙，排出了水泥颗粒堆积间隙的水，导致需水量下降。石灰石掺量在10%范围内，水泥凝结时间有下降趋势，但超过10%以后，水泥凝结时间延长，尤其是掺量在20%是，水泥凝结时间已经超过了熟料本身的凝结时间。凝结时间主要受水泥中熟料细微颗粒的相对含量影响，尤其是20μm以下的颗粒，对其影响更大。由于混合粉磨时发生选择性细磨，水泥中熟料细微颗粒的相对含量会随着石灰石掺量增加

6、而降低。在石灰石掺量较低时，熟料细微颗粒相对含量变化不大，且石灰石本身具有加速效应和活性效应，促进了熟料中C3S和C3A的水化，导致凝结时间缩短。当掺量超过20%时，由于熟料的相对含量和熟料细微颗粒的相对含量均大幅度下降，所以凝结时间有明显增加的变化。3.3对水泥抗压强度的影响7随着石灰石掺量的增加，水泥的3d抗压强度在8%以内有增加的趋势，但石灰石掺量超过15%时，其3d抗压强度略低于熟料的3d抗压强度，随着其掺量的进一步增加，其3d抗压强度也明显降低，大约每增加5%，其3d抗压强度降低2-3MPa。

7、水泥的28d抗压强度一直呈下降趋势，尤其是掺量超过20%以后，28d抗压强度急剧下降。石灰石做水泥混合材对水泥强度的影响主要有两方面因素：一方面是石灰石在浆体中可以参与水化反应，生成早强型矿物碳铝酸钙，促进早期强度发展，且石灰石细粉在液相中起到了“晶核”作用，使水泥浆体密实度增加，这种微集料作用在一定程度上可以超过一些火山灰性材料；其次由于石灰石掺量的增加，水泥中熟料的相对含量减少，同时石灰石粉的需水量小于水泥的需水量，在水灰比不变的情况下，随着石灰石掺量的增加，水泥浆体中毛细孔的含量也随之增加，所以导

8、致水泥后期强度有所降低，另一方面，石灰石粉体的颗粒形貌也是导致水泥后期强度降低的一个重要因素[7]。3.4对流动度的影响7随着石灰石掺量的增加，水泥胶砂流动度先呈递减趋势，而后又呈上升趋势。影响水泥胶砂流动度的因素主要有胶砂比、水灰比、水泥颗粒级配等因素，本次试验胶砂比和水灰比均相同，所以认为石灰石掺量在15%以下时，由于石灰石的掺加致使水泥颗粒级配变宽，表面光滑的石灰石颗粒在水泥浆体中起到了分散作用，而且石灰石粉的需水量小于水泥需水量，在