含鎂石灰石作水泥混合材試驗研究

　　1 引 言

　　石灰石的主要成分是碳酸鈣（CaCO₃），是水泥生產(chǎn)的主要原料，每生產(chǎn)1t水泥熟料通常需要1.2-1.3t石灰石，另外低品質(zhì)的石灰石可以用作水泥粉磨階段的惰性混合材。近年來研究表明，石灰石在水泥中并不完全是簡單的惰性摻合料，它具有加速效應(yīng)和活性效應(yīng)^[1]。在水泥中摻入約5-8%的石灰石代替熟料，可以提高水泥的早期強(qiáng)度，同時不明顯降低水泥后期強(qiáng)度，但當(dāng)石灰石摻量較大時，與礦渣、粉煤灰等活性混合材相比，石灰石會明顯地降低水泥后期強(qiáng)度^[2]。我國JC/T 600-2010《石灰石硅酸鹽水泥》對石灰石混合材的品質(zhì)所作的技術(shù)要求是，石灰石碳酸鈣含量不小于75.0%，三氧化二鋁含量不大于2.0%；水泥中石灰石含量大于10%，小于25%。然而，在國外，石灰石硅酸鹽水泥的生產(chǎn)已有較高的技術(shù)水平，其石灰石混合材的摻量可達(dá)20%以上，有的甚至高達(dá)30%^[3]。隨著我國水泥產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，優(yōu)質(zhì)石灰石資源和活性混合材資源日益短缺而且石灰石礦山很多夾雜著高鎂層，難以用于生料制備，所以就地取材，合理利用原料礦山低品味石灰石現(xiàn)在顯得尤為重要。研究試驗表明，不同氧化鎂含量石灰石作為水泥混合材使用對水泥質(zhì)量影響不大，具有較好可行性，這對于綜合利用資源，節(jié)約生產(chǎn)成本具有重要意義。

　　2 試驗材料及方法

　　2.1 原材料

　　熟料及石灰石：葛洲壩集團(tuán)水泥有限公司生產(chǎn)的普通熟料及自備礦石生產(chǎn)的石灰；脫硫石膏及爐渣：取自荊門熱電廠。試驗所用的熟料、脫硫石膏、爐渣、不同品位石灰石的化學(xué)成分見表1。從表1可以看出五種石灰石（編號A、B、C、D、E）的氧化鎂含量逐漸上升，從1.1%上升到16.76%，而氧化鈣含量逐漸下降，其余組分波動很小。

　　2.2 試驗內(nèi)容

　　將熟料、石灰石、爐渣等塊狀物料分別用顎式破碎機(jī)破碎至粒徑小于7mm，混合均勻；脫硫石膏在55℃烘箱內(nèi)烘干至水分小于1%，混合均勻；水分含量大于1%的石灰石、爐渣在105℃烘干箱內(nèi)烘干至水分小于1%；各種物料按表2的比例稱量混合，總量5Kg，裝入化驗室統(tǒng)一試驗小磨，粉磨相同的時間。

　　2.3 檢驗方法

　　水泥細(xì)度按照GB/T1345-2005《水泥細(xì)度檢驗方法 篩析法》檢驗；水泥比表面積按照GB/T8074-2008《水泥比表面積測定方法 勃氏法》測定；水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性按照GB/T1346-2011《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》檢驗；水泥膠砂強(qiáng)度按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗方法》檢驗。

　　3 結(jié)果與分析討論

　　按表2的配方對制備好的石灰石硅酸鹽水泥和水泥熟料的細(xì)度、比表面積以及標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間進(jìn)行檢測，并且進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)水泥膠砂試驗，所得的結(jié)果如表3所示。從表中可以看出，試驗所得的石灰石硅酸鹽水泥的比表面積偏差很?。?70-381kg/m3),有效排除了水泥細(xì)度對其物理性能的影響。

　　所有試樣的安定性檢測都合格，說明高鎂石灰石作為石灰石硅酸鹽水泥的混合材能保證水泥的安定性。這主要是由于高鎂石灰石中的鎂主要以碳酸鎂或白云母的形式存在，而非方解石（游離氧化鎂），避免了與水反應(yīng)生產(chǎn)氫氧化鎂而產(chǎn)生體積膨脹。另外一方面，試樣的標(biāo)稠用水波動很小，凝結(jié)時間滿足硅酸鹽水泥的要求（初凝不得早于45min,終凝不遲于600min)，說明低品味石灰石混合材對水泥凝結(jié)時間影響不大。

　　1～5組的石灰石摻量為13%，其3天與28天強(qiáng)度偏差很小而且均滿足P?C32.5水泥的要求；對應(yīng)的6-10組的石灰石摻量為6%，其強(qiáng)度滿足P?O42.5水泥的要求，由此可見，石灰石混合材中氧化鎂含量對水泥物理性能幾乎沒有影響，不過隨著石灰石摻量增加（熟料的摻量減少），水泥的強(qiáng)度會有所下降,特別是對抗壓強(qiáng)度影響明顯。

　　4 結(jié) 論

　　（1）通過優(yōu)化配方，利用含鎂石灰石能生產(chǎn)出符合要求的石灰石硅酸鹽水泥，能達(dá)到合理利用熟料與低品味石灰石生產(chǎn)合格水泥的目的。

　?。?）含鎂石灰石作為水泥混合材使用對水泥質(zhì)量影響不大，可用作水泥混合材，且該類型低品位石灰石用作混合材對資源綜合利用和降低生產(chǎn)成本具有積極意義。

　　參考文獻(xiàn)

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

　　[2] 張大康, 明經(jīng)龍, 馮方波, 高石灰石摻量水泥專用助磨劑試驗研究[J], 水泥, 2012(5):5.

　　[3] 李悅, 胡曙光, 陳衛(wèi)軍等, 高摻量石灰石硅酸鹽水泥的研制與應(yīng)用[J], 水泥工程, 1997(5):29.