如何提高快硬高強(qiáng)硅酸鹽水泥強(qiáng)度標(biāo)號(hào)

　　一、提高快硬高強(qiáng)硅酸鹽水泥熟料強(qiáng)度標(biāo)號(hào)的方法與途徑研究表明，影響硅酸鹽水泥熟料強(qiáng)度的主要因素，首先取決于原料、燃料的優(yōu)化選擇和所配生料的易燒性，在生產(chǎn)快硬高強(qiáng)熟料時(shí)，原料、燃料的選擇顯得十分重要，石灰石應(yīng)選擇CaCO₃含量高，MgO和R₂O含量低的細(xì)晶石灰石，應(yīng)控制CaO≥50%，R₂O≤0.60%，MgO≤2.5%，應(yīng)控制石灰石中粗晶燧石含量≤4%，嚴(yán)禁變質(zhì)石灰?guī)r如白云石、鐵白云石、菱鎂礦等混雜進(jìn)入生產(chǎn)線使用，硅質(zhì)原料應(yīng)選擇使用含硅高和含堿低的細(xì)砂巖配料，應(yīng)控制粗晶石英砂的含量在較低值的范圍內(nèi)，硅鋁質(zhì)原料最好選擇火電廠排放的低堿粉煤灰和火山巖、千枚巖、頁(yè)巖等使用，以校正熟料含鋁量的不足。對(duì)于燃煤的選擇，燃煤質(zhì)量應(yīng)控制發(fā)熱量QDW≥5000kcal/kg煤、灰分≤30%較好，對(duì)于生產(chǎn)大壩和油井水泥的生產(chǎn)企業(yè)，燃煤發(fā)熱量還要控制在QDW≥6000kcal/kg，灰分≤20%以下，才能確保配料和煅燒出優(yōu)質(zhì)的大壩和油井熟料來。

　　生料配料對(duì)高強(qiáng)熟料的煅燒會(huì)產(chǎn)生巨大的影響，當(dāng)石灰石礦山開采遇到粗晶石灰石和含較高燧石的石灰石時(shí)，此時(shí)生料配料就應(yīng)選擇較高含量鋁硅酸鹽的活性粉煤灰配料和細(xì)顆粒含量的頁(yè)巖配料，并且可適當(dāng)摻入一定量的礦化助熔劑，如CaF₂、Na₂SiF₆等可改善其生料的易燃性，降低熟料的游離鈣和有利于熟料質(zhì)量的提高，另外還要控制生料中粗晶碳酸鈣顆粒Φ≤125μm，控制生料200μm顆粒篩余≤1.5%，當(dāng)生產(chǎn)高強(qiáng)熟料生料配料遇到砂巖配料且砂巖粗晶顆粒含量較高時(shí)，也應(yīng)該一方面采用摻入適量的螢石和石膏礦化劑配料；另一方面在生料粉磨時(shí)，要調(diào)整立式磨工藝參數(shù)，盡量將其石英顆粒磨細(xì)至45μm以下；三是適度降低生料的硅酸率和飽和系數(shù)，增加熟料的液相量，也可對(duì)該粗晶砂巖配料的生料起到一定的作用，有利于熟料質(zhì)量的提高。

　　二、熟料中有害成分的影響與控制熟料中的有害成分主要有游離氧化鈣、游離氧化鎂和堿含量（氧化鉀和氧化鈉），其對(duì)快硬高強(qiáng)熟料的影響是十分巨大的。生產(chǎn)高強(qiáng)熟料、防止產(chǎn)生游離鈣的措施有：一是增加所配生料的易燒性，適度摻入適量的礦化助熔劑，生料細(xì)度控制較細(xì)一些，尤其是控制900孔篩余≤1.5%以下；二是提高燒成帶煅燒溫度和延長(zhǎng)高溫保溫時(shí)間；三是改善窯內(nèi)通風(fēng)和篦冷機(jī)的通風(fēng)，強(qiáng)化冷卻機(jī)對(duì)高溫熟料的冷卻效果；四是優(yōu)化選擇原料、燃料，采用低堿含量的原料、燃料，降低生料和熟料中的堿含量。

　　游離氧化鎂對(duì)快硬高強(qiáng)熟料強(qiáng)度的影響也十分巨大，熟料中的氧化鎂，一般由原料中的石灰石夾雜著白云石、鐵白云石和菱鎂礦等礦物成分而帶入的，偶爾砂巖中也含有少量的氧化鎂，在當(dāng)前我國(guó)提倡綜合利用低品位的原料、燃料生產(chǎn)水泥發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的新形勢(shì)下，綜合利用高鎂石灰石和高堿石灰石被許多大中型水泥企業(yè)擺在了重要的議事日程上，因此，綜合利用石灰石礦山中的低品位高鎂礦石，熟料中含有一定含量的氧化鎂也就很普遍了。研究表明，熟料中的MgO一般以兩種形式存在：一種是以固熔體形式存在于熟料中各礦物中間，其含量大約可達(dá)2%左右，另一種是以游離態(tài)形式存在于熟料中，以固熔體形式存在的MgO對(duì)熟料質(zhì)量和強(qiáng)度影響不大，而以游離方鎂石形式存在的氧化鎂其含量是十分有害的，影響到熟料強(qiáng)度和安定性，尤其是游離方鎂石的晶體發(fā)育大小、尺寸影響到熟料強(qiáng)度和安定性。晶粒粗大則熟料強(qiáng)度下降，安定性不良，氧化鎂晶體發(fā)育大小與熟料冷卻速率有直接關(guān)系，慢冷導(dǎo)致大晶粒方鎂石產(chǎn)生，因此，采用快冷方法是降低游離方鎂石晶體尺寸和危害性的惟一有效的方法，一般熟料中f-MgO控制在≤2.0%，總的MgO含量控制在3.5%～4.0%左右對(duì)熟料質(zhì)量較為有利。

　　熟料的含堿量過高，影響熟料質(zhì)量，如強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、安定性和水化熱等，其危害性一直是水泥生產(chǎn)和科研工作者長(zhǎng)期探索的課題，熟料中的含堿量一般以兩種形態(tài)存在于熟料中，一種是以固熔體形式，如KC₈A₃、NC₂₃S₁₂等形式存在于熟料礦物中間，另一種是以游離堿形式，如RU、R₂SO₄等形式存在于熟料中，適度含量（R₂O≤0.60%）的R2O存在可對(duì)熟料早期強(qiáng)度如3天強(qiáng)度有促進(jìn)和提高，但對(duì)后期強(qiáng)度如28天以后的強(qiáng)度有不利影響，尤其是含堿過高對(duì)混凝土產(chǎn)生堿集料反應(yīng)效應(yīng)而影響到混凝土的質(zhì)量和耐久性。

　　因此，在生產(chǎn)快硬高強(qiáng)熟料時(shí)，應(yīng)盡量選擇低堿含量的原料、燃料使用，盡量降低R₂O≤0.60%為最好，當(dāng)石灰石含堿較高時(shí)，則應(yīng)選用較低含堿量的砂巖和鐵粉配料使用，當(dāng)砂巖中R2O含量較高時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)選擇和開采低堿含量的石灰石配料使用，總之使其生料R₂O值控制在≤0.40%左右為最佳，當(dāng)前對(duì)于一些預(yù)分解窯生產(chǎn)企業(yè)，特別是北方地區(qū)，一些企業(yè)的石灰石和硅鋁質(zhì)原料中普通含堿量有偏高趨勢(shì)，應(yīng)在建廠設(shè)計(jì)時(shí)或技術(shù)改造生產(chǎn)低堿熟料時(shí)考慮采用旁路放風(fēng)工藝技術(shù)措施和設(shè)備，可有利于企業(yè)能長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)低堿高強(qiáng)熟料。

　　生產(chǎn)快硬高強(qiáng)硅酸鹽水泥對(duì)熟料礦物組成選擇并不是要求C3S含量十分高，一般以不超過60%為宜，但f-CaO、f-MgO和R₂O必須盡可能地低，應(yīng)控制f-CaO≤1.0%、f-MgO≤2.0%、R₂O≤0.60%，實(shí)際生產(chǎn)中有些先進(jìn)的預(yù)分解窯企業(yè)甚至比以上值控制還要低。

　　三、精選水泥混合材，優(yōu)化匹配混合材與熟料的互補(bǔ)和激發(fā)效應(yīng)來達(dá)到增強(qiáng)的目的在生產(chǎn)快硬高強(qiáng)水泥時(shí)，可選擇摻入適量?；郀t礦渣微粉、粉煤灰、硅灰和沸石粉等可改善和提高該水泥的強(qiáng)度等性能，生產(chǎn)中應(yīng)注意以下問題：一是應(yīng)將混合材粉磨至較高的細(xì)度，比表面積才能達(dá)到增強(qiáng)目的，?；郀t礦渣粉的比表面積應(yīng)控制在4000～6000cm²/g，粉煤灰比表面積應(yīng)控制在5000～6000cm²/g，硅灰比表面積應(yīng)控制在8000cm²/g，沸石粉比表面積應(yīng)控制在4000～6000cm²/g；二是摻入量要適度，應(yīng)控制粒化礦渣粉摻量≤10%，粉煤灰摻量≤5%，硅灰摻入量≤5%，沸石粉摻入量≤5%；三是可采用粉煤灰、高爐礦渣粉、硅灰和沸石粉混摻工藝各摻入一定量的混合材，但要控制總摻加量≤10%～15%，更可改善和提高該品種水泥的強(qiáng)度和其他性能，尤其可適度提高其早期強(qiáng)度。另外?；郀t礦渣由于易磨性較差，應(yīng)與熟料分別粉磨然后再混合均化制得快硬高強(qiáng)硅酸鹽水泥，而粉煤灰、硅灰和沸石粉則可以和熟料混合入磨，磨制快硬高強(qiáng)硅酸鹽水泥。

　　四、適度提高石膏摻入量來達(dá)到增強(qiáng)的目的一般都認(rèn)為，石膏是硅酸鹽水泥的緩凝劑，礦渣硅酸鹽水泥的激發(fā)劑，是膨脹與自應(yīng)力硅酸鹽水泥的膨脹劑，也是一種低溫煅燒水泥熟料的優(yōu)良礦化劑，適度的摻入石膏不但能延緩硅酸鹽水泥的凝結(jié)，而且能提高強(qiáng)度和降低水化熱等，但過量的摻入石膏則會(huì)使水泥產(chǎn)生緩慢的膨脹，強(qiáng)度反而下降，混凝土的需水量和和易性，蠕變性和抗侵蝕能力都與石膏摻量有關(guān)，具有最佳石膏摻量的水泥，其標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量小，水泥石致密，并且具有良好的抗侵蝕性能，水泥最佳石膏摻量由下列因素決定：1.C₃A的含量和活性C₃A含量高的水泥，石膏應(yīng)多摻一些；2.熟料中堿含量越高，石膏量要多摻一些，因堿含量增加影響水泥急凝和增加標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量；3.水泥細(xì)度越細(xì)，石膏摻量應(yīng)多摻一些。由此可見，當(dāng)生產(chǎn)快硬高強(qiáng)水泥時(shí)，由于其C₃A含量較高，且控制細(xì)度細(xì)，比表面積較高，因此為確保凝結(jié)時(shí)間正常和發(fā)揮強(qiáng)度增強(qiáng)，其石膏摻入量應(yīng)比普通硅酸鹽水泥（SO₃控制在1.8%～2.2%）偏高控制，一般控制SO3在2.5%～2.8%左右比較適宜，另外應(yīng)注意當(dāng)水泥熟料中本身含有一定含量的SO₃時(shí)，其外摻石膏量應(yīng)適度減量，如當(dāng)用石煤煅燒水泥熟料時(shí)，甚至可不外摻石膏，也能達(dá)到正常凝結(jié)和強(qiáng)度增加。

　　五、調(diào)節(jié)快硬高強(qiáng)硅酸鹽水泥的細(xì)度比表面積來達(dá)到增強(qiáng)的目的生產(chǎn)快硬高強(qiáng)硅酸鹽水泥時(shí)，水泥粉磨細(xì)度和比表面積具有非常重要的意義，生產(chǎn)52.5R型硅酸鹽水泥的比表面積一般應(yīng)控制在3700～4000cm²/g，水泥顆粒級(jí)配30μm以下微粒要占80%以上，5～30μm顆粒占55%以上，大于80μm以上顆粒不應(yīng)超過1%.當(dāng)生產(chǎn)高級(jí)超細(xì)水泥和超高強(qiáng)水泥時(shí)，比表面積控制還要高，應(yīng)達(dá)到4000～6000cm²/g，且小于5μm微量應(yīng)占10%～25%，小于10μm微粒應(yīng)占30%～50%，這樣才能有利于快硬高強(qiáng)性能的發(fā)揮。