关于矿渣水泥强度的试验研究

摘要:我国从90年代中期开始重视废渣（矿渣、钢渣）的大范围的开发工作。由过去占地堆存，廉价出售给水泥厂做混合材的被动状态转为主动出击，把初级产品加工成其他行业需要的高附加值产品。

　　我国从90年代中期开始重视废渣（矿渣、钢渣）的大范围的开发工作。由过去占地堆存，廉价出售给水泥厂做混合材的被动状态转为主动出击，把初级产品加工成其他行业需要的高附加值产品。为此，吴中伟院士大胆提出大力发展绿色水泥和混凝土，控制熟料产量在3.5亿t的设想。所谓绿色水泥，至少包括节省原燃料，降低资源和能源消耗，减少生产过程中CO2排放量，利用工业副产品，提高水泥产品的质量和强度，使混凝土的力学性能与耐久性得到提高与改善。为了合理开发利用长治地区的矿渣，迎合国际水泥工业发展的总趋势，即以高质量、高效益、节能降耗、保护环境、二次资源能源再利用为目的，我们研究开发了矿渣水泥。

　　矿渣是炼铁过程中排出的工业废料，每炼一吨铁约有0.3t的矿渣。近年我国的钢产量突破2亿t，年产水淬高炉矿渣约6000万t。矿渣经水或空气急冷处理成为粒状颗粒，称为“ 粒化高炉矿渣、水淬矿渣”。其化学成分与硅酸盐水泥熟料成分相接近，主要是二氧化硅、 三氧化二铝、氧化钙、氧化镁等氧化物及一些硫化物。经水淬急冷后的矿渣，玻璃体含量多 ，结构处于高能量状态不稳定，潜在活性大。我国的粒化高炉矿渣主要作为混合材用于生产矿渣水泥。其目的是为了减少水泥中的硅酸盐熟料用量，变废为宝，大大降低水泥成本，提高水泥的产量。另外，矿渣也是生产高性能混凝土的新组分，在混凝土中起填充作用、流化作用、增强与耐久作用。矿渣水泥采用分磨技术生产时，由于矿渣和熟料分别粉磨，水泥中矿粉细度要比传统混合粉磨生产的矿渣水泥中矿粉细得多，而且在分磨情况下，矿渣细度与掺量可灵活变化， 并进行多种比例的配合，以便我们发现及掌握矿渣水泥的强度及发展特征，用于指导生产。 当矿渣细度为351～648m2/kg,掺量为30%～70%，其配制的矿渣水泥28d抗压强度可达到40～6 3.9MPa。本文即是通过系统试验探讨不同细度，不同掺量的矿渣水泥性能发展趋势。

　　1　试验材料

　　1.1　矿渣

　　试验所用矿渣为长钢3号—7号，5号—6号高炉水淬矿渣，在粉磨前经烘干，粗破至过3.15mm见方筛，经实验室小磨分别粉磨至351，408，468，526，559，648（m2/kg）的矿渣粉。其化学组成见表1，质量系数为k=1.74。

　　1.2　熟料 试验中采用的山西水泥厂干法回转窑熟料经鄂破、粉磨至333，408m2/kg，化学成分 见表1，熟料强度符合硅酸盐水泥52.5强度标准。

　　1.3　石膏 试验所用石膏为天然硬石膏，用手锤砸至10×10mm块状，经颚破,辊式破碎至8mm以下 ，在实验磨中粉磨25min。

　　2　试验方法

　　（1）水泥强度按GB/T17671—1999水泥胶砂强度检验方法（ISO法）。

　　（2）凝结时间按GB/T1346—2001水泥标准稠度用水量，凝结时间，安定性检验方法，其中安定性检验采用试饼法。

　　（3）比表面积按GB/T8074—1987水泥比表面积测定方法（勃氏法）。

　　3　试验方案 我们将石膏掺量固定为4%，不同细度的矿渣粉分别以30%，40%，50%，60%，70%与不同细度的熟料进行正交配比实验，组成60组数据。

　　4　试验结果分析(见表３、表４、表５、表６、图１、图２)

　　4.1　矿粉掺量与水泥强度发展的关系