矿渣硅酸盐水泥主要成分(矿渣硅酸盐水泥的主要特性) 硅酸盐水泥作为尾矿掺合料的性能
一、尾矿混合材的化学成分 如前所述，含适宜组分的尾矿经一定温度煅烧后，称为尾矿熟料，可用作普通硅酸盐水泥的混合材。凡口矿的全粒级尾矿和细粒级尾矿经900～1000℃煅烧后的尾矿熟料化学成分如表1所示；国内高炉矿渣化学成分如表2所示。 表1 煅烧尾矿熟料的化学成分
尾矿熟料名称| 熟料数量 | 化学成分(%) | 每个比率值 | 强热失量二氧化硅 | 氧化铝 | Fe2O3 | 首席行政官 | 船用汽油（Marine Gas Oil的缩写） | S | SO3 | f-CaO | （同politebrushoff）婉言谢绝 | 化锌 | 氧化钙/二氧化硅 | 碱性速率Mo | 活动率Ma | 品质系数k | 全尺寸尾矿熟料ⅠⅡⅢⅣ | 0.99-3.30-0.540.22 | 36.0535.0035.7836.08 | 7.247.407.437.56 | 5.2210.4410.096.50 | 42.5938.9438.5840.87 | 3.953.723.333.73 | | 1.311.862.362.72 | 3.160.870.230.79 | 0.430.150.180.20 | 0.640.960.620.97 | 1.181.111.081.13 | 1.081.000.9951.02 | 0.2010.2110.2080.210 | 1.491.431.381.44 | 细尾矿熟料1#2#3#7# | 0.651.470.83-0.07 | 35.8936.0037.9537.83 | 9.498.809.519.14 | 7.848.147.497.93 | 33.6834.7135.0136.18 | 2.733.063.183.07 | 0.330.080.03 | 3.426.053.431.84 | 梓晓 | 0.690.480.540.35 | 0.560.250.300.18 | 0.940.960.9250.96 | 0.80.871.021.06 | 0.2670.2440.250.24 | 1.281.291.251.28 |
表2 国内各地高炉矿渣化学成分序列号| 高炉渣产地 | 化学成分(%) | 碱度率Mo | 活动率Ma | 质量指标 | 二氧化硅氧化铝 | 首席行政官 | 船用汽油（Marine Gas Oil的缩写） | Fe2O3 | 运营商 | S | 一二三四五安山本石景山武汉台院 | 38.938.2637.4234.0637.00 | 8.029.0414.9715.0210.99 | 46.4349.0639.8943.4545.10 | 1.961.968.055.353.025 | 0.680.46—0.681.00 | 0.10.980.8720.210.27 | 0.751.040.850.660.088 | 1.0231.080.9150.991.00 | 0.2050.2360.450.440.295 | 1.451.601.701.881.59 | 678郑州市古镇镇 | 43.440.430.92 | 19.0311.121.59 | 30.0540.0642.21 | 3.794.731.44 | 1.4643.881.45 | 1.6860.0750.11 | 0.01570.690.48 | 0.5430.8650.83 | 0.4380.2750.698 | 1.251.382.15 |
由表1和表2可看出，尾矿熟料的化学成分和高炉矿渣的化学成分相近。尾矿熟料的碱性率M0≈1.00，活性率Ma＞0.2。符合我国1956年对急冷却的高炉矿渣用作胶凝材料的技术条件规定（如表3）。 表3 制造水泥用高炉矿渣化学成分的要求标准序列号| 技术指标 | Bie | 酸性炉渣碱性矿渣 | 一个碱化率mo =[(% Cao+% MgO)/(% SiO 2+% al2o 3)]不小于 | 0.65 | 1.0 | 2活性率ma = (%Al2O3/%SiO2)不小于 | 0.33 | 0.20 | 三氧化锰含量(%MnO)不大于 | 4.0 | 4.0 | 四硫化物含量(%S)不超过 | 未规定 | 3.6 |
二、尾矿熟料掺入量与水泥强度的关系 在硅酸盐水泥熟料中，加入一定数量的尾矿熟料作混合材，同时再掺入适量的石膏，磨成细粉所制所的水硬性材料，称为尾矿混合材硅酸盐水泥。 尾矿熟料与硅酸盐水泥熟料的质量，明显地影响到所生产的尾矿混合材硅酸盐水泥的性能。当尾矿熟料与硅酸盐水泥熟料为既定原料时，则尾矿熟料与硅酸盐水泥熟料的掺合比例决定着所生产的尾矿混合材硅酸盐水泥的质量、标号。根据试验结果（图1和图2）：随着尾矿熟料掺入量的增加，其水泥的抗压强度显著下降，而抗拉强度却有显著的改善。从试验结果（表4）可以看出，当掺入15%的尾矿熟料时，水泥的标号仍能维持600号；掺入30%的尾矿熟料时，水泥的标号为500号；掺入50%的尾矿熟料时，水泥的标号为400号。掺加尾矿熟料后的凝结时间如图3所示，随着尾矿熟料掺入量的增加，其凝结时间显著缩短。掺入15～55%的尾矿熟料时，水泥的凝结时间、安定性符合硅酸盐水泥的国家标准。图1 尾矿熟料与硅酸盐水泥熟料不同配合比时的抗压强度 1－硅酸盐水泥熟料；2－硅酸盐水泥熟料中尾矿熟料掺入量15%；3－硅酸盐水泥熟料中尾矿熟料掺入量30%；4－硅酸盐水泥熟料中尾矿熟料掺入量45%；5－硅酸盐水泥熟料中尾矿熟料掺入量55% 图2 尾矿熟料与硅酸盐水泥熟料不同配合比时的抗拉强度 1―硅酸盐水泥熟料；2―硅酸盐水泥熟料中尾矿熟料掺入量15%；3―硅酸盐水泥熟料中尾矿熟料掺入量30%；4―硅酸盐水泥熟料中尾矿熟料掺入量45%；5―硅酸盐水泥熟料中尾矿熟料掺入量55% 表4 尾矿熟料与硅酸盐水泥熟料不同配比时的水泥物理性能（一）水泥样品编号| 混合比例(%) | 研磨细度为4900孔/cm2筛余(%) | 标准一致性(%) | 稳定性 | 凝结时间(小时:分钟) | 波特兰水泥熟料煤渣 | 石膏 | 做饭；这是我的事 | 沉浸 | 初凝 | 终凝 | C-1C-2C-3C-4C-59782675242 | 015304555 | 33333 | 3.02.03.22.62.0 | 24.2524.5026.2527.5028.25 | 合格合格合格合格合格合格。 | 合格合格合格合格合格合格。 | 4∶064∶244∶152∶231∶52 | 5∶415∶495∶234∶193∶02 |
表4 尾矿熟料与硅酸盐水泥熟料不同配比时的水泥物理性能（二）水泥样品编号| 抗压强度(千克/平方厘米) | 拉伸强度(千克/平方厘米) | 3天7天 | 28天 | 三月 | 六月 | 1年 | 3天 | 7天 | 28天 | 三月 | 六月 | 1年 | C-1C-2C-3C-4C-5343314——— | 507466402378308 | 705638550500416 | 861791703651547 | 862830710745650 | 917915833790705 | 25.124.43――― | 30.5327.6025.6022.219.88 | 35.4533.3031.6828.9527.00 | 37.6339.3536.8037.3033.18 | 41.8042.2540.0339.8840.73 | 38.6843.4542.2542.6843.73 |
图3 硅酸盐水泥熟料中尾矿熟料的掺入量和凝结时间的关系 掺入尾矿熟料的水泥，其特点是：初期的强度较低，而后期的强度增进率较大，特别是抗拉强度的增进率更大。 三、掺入尾矿熟料的水泥特性 （一）水泥水化热 水泥与水的作用为放热反应，随着硬化过程的进行，不断放出热量，这种热量即为水化热。 对于掺入尾矿熟料的硅酸盐水泥，用直接法测定的结果见表5。从表中可以看出，随着尾矿熟料掺入量的增加，其水泥的水化热逐渐降低。 表5 尾矿熟料与硅酸盐水泥熟料不同配比时水泥的水化热※水泥品种号| 混合比例(%) | 水合热(卡/克) | 波特兰水泥熟料煤渣 | 石膏粉 | 3天 | 7天 | 波特兰水泥C-2C-3C-4C-59782675242 | 015304555 | 33333 | 58.4653.8343.2442.3538.57 | 67.1663.7249.2350.6846.17 |
在硅酸盐水泥熟料中掺入尾矿熟料后的水泥，其优点是水泥的水化热（表5）比其他品种的硅酸盐水泥的水化热（表6）为低。 表6 各种硅酸盐水泥水化热水泥品种| 水合热(卡/克) | 3天 | 7天 | 50 #硅酸盐水泥400 #矿渣硅酸盐水泥400 #混合硅酸盐水泥400 #凝灰岩硅酸盐水泥300 #矿渣硅酸盐水泥55.755.550.552.1(57.1) | 72.260.563.459.253.3 |
（二）水泥抗硫酸盐侵蚀性能 硅酸盐水泥熟料中掺入尾矿熟料后，能改善水泥的抗侵蚀性能。从表7中可以看出，对于掺入45%的尾矿熟料的水泥的在3%Na2SO4溶液中具有良好的抗蚀性能。 表7 尾矿熟料与硅酸盐水泥熟料不同配比时水泥的抗硫酸盐侵蚀性能水泥的类型和数量| 混合比例(%)3%Na2SO4 | (%)800毫克/升Na2SO4 | 波特兰水泥熟料煤渣 | 石膏 | KC1 | KC3 | KC6 | KC1 | KC3 | KC6 | 波特兰水泥C-2C-3C-4C-59782675242 | 015304555 | 33333 | 0.870.860.880.910.86 | 0.650.830.740.960.85 | 0.610.690.640.850.85 | 0.940.950.880.950.94 | 0.890.890.870.960.89 | 0.770.870.810.780.88 |
注：1、水泥的抗硫酸盐侵蚀性能，系按照GB749－65水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法测定。 2、表中KC1，KC3、KC6分别为水泥的1个月、3个月、6个月稳定性系数。 （三）水泥的胀缩性 普通水泥在水中硬化时，体积稍有膨胀，但在空气中硬化时，却产生体积收缩。若收缩过大时，可能引起裂缝。特别是在水泥中掺活性的矿渣等混合材后，水泥的干缩性大，易产生裂缝。而在硅酸盐水泥中掺入尾矿熟料后，其胀缩性级与普通水泥接近，如表8所示。 表8 水泥的胀缩性能水泥名称| 尾矿熟料含量(%) | 膨胀和收缩率(%) | 空气体水 | 7天14天 | 28天 | 7天 | 14天 | 28天 | 普通水泥尾矿掺合料硅酸盐水泥尾矿掺合料硅酸盐水泥03050 | ―0.057―0.044―0.034 | ―0.067―0.058―0.082 | ―0.077―0.066―0.089 | 000 | 000 | 0.00400 |
（四）存放时间对水泥强度的影响 掺入尾矿熟料的水泥存放时间过长，对水泥强度的影响较大。这是因为水泥在空气中长时间放置时，受了水分和碳酸气作用，则水泥中的Ca(OH)2含量会降低，使水泥产生不凝结和损失部分强度。试验结果如表9所示。存放半年后，其水泥的强度下降约一个标号。而且所配制的混凝土的强度也低，钢筋粘结力也差。 表9 混凝土的性能水泥名称| 尾矿熟料含量(%) | 水灰比 | 坍落度(厘米) | 水泥用量(千克/立方厘米) | 容量(千克/立方厘米) | 抗压强度(千克/平方厘米) | 28天钢板的结合力(kg/cm2) | 钢筋腐蚀 | 7天28天 | 6个月 | 28天 | 6个月 | 波特兰水泥0 | 0.6 | 7.0 | 302 | 2500 | 226 | 439 | 575 | 41 | 没有 | 没有 | 尾矿混合硅酸盐水泥※30 | 0.6 | 7.0 | 296 | 2450 | 101 | 171 | 350 | 21 | 没有 | 没有 | 尾矿混合硅酸盐水泥※50 | 0.6 | 6.0 | 293 | 2425 | 75 | 146 | 2.83 | 13 | 没有 | 没有 |
※表中尾矿混合材硅酸盐水泥系存放半年后的水泥。 （五）混凝土的性能 在硅酸盐水泥熟料（化学成分和矿物组成如表10）中掺入30%的尾矿熟料和2%的石膏，经粉磨后，所制得的尾矿混合材硅酸盐水泥的物理性能良好（如表11）。所配制的混凝土性能如下： 表10 硅酸盐水泥熟料的化学成分和矿物组成波特兰水泥熟料| 化学成分(%) | 烧失量0.32SiO221.88 | 氧化铝36.27 | Fe2O34.55 | 曹65.16 | 氧化镁1.64 | 氟氧化钙0.27 |
波特兰水泥熟料| 矿物成分(%) | 费率值 | C3S49.22C2S24.62 | C3A8.90 | C4AF13.83 | K H0.864 | S M2.02 | 一. M1.38 | | | | | | | |
表11 尾矿混合材硅酸盐水泥的物理性能(一)水泥名称| 尾矿熟料含量(%) | 粉磨细度4900孔/cm2筛余(%) | 一致性(%) | 凝结时间(小时:分钟) | 初凝终凝 | 尾矿混合硅酸盐水泥30 | 7.0 | 22.5 | 2∶01 | 2∶58 |
表11 尾矿混合材硅酸盐水泥的物理性能(二)水泥名称| 抗压强度(千克/平方厘米) | 拉伸强度(千克/平方厘米) | 1天3天 | 7天 | 28天 | 三月 | 六月 | 1天 | 3天 | 7天 | 28天 | 三月 | 六月 | 尾矿混合硅酸盐水泥224 | 476 | 561 | 689 | 779 | 828 | 17.6 | 24.23 | 29.65 | 34.6 | 39.4 | 42.05 |
1、水灰比对混凝土强度的影响 现场施工试验表明：用尾矿混合材硅酸盐水泥所配制的混凝土，其强度与水灰比的关系是符合一般规律的，在水灰比为0.7时，水泥用量为240公斤/米3，可配制成200号混凝土；水灰比为0.6时，水泥用量为284公斤/米3,可配制成300号混凝土，其配比如表12所示。混凝土的和易性好，后期强度也有较大的增长。 表12 混凝土的性能水泥名称| 尾矿熟料含量(%) | 水灰比 | 砂粗骨料比 | 水泥:砂:石的配合比 | 坍落度(厘米) | 抗压强度(千克/平方厘米) | 3天7天 | 28天 | 三月 | 尾矿混合硅酸盐水泥百分之三十 | 0.5 | 39.1 | 1∶2.35∶3.66 | 七 | 208 | 340 | 483 | 536 | 0.639.3 | 1∶2.76∶4.27 | 九 | 162 | 261 | 382 | 444 | 0.742.0 | 1∶3.46∶4.78 | 5.5 | 110 | 202 | 297 | 347 |
2、混凝土的抗冻性和钢筋粘结力 尾矿混合材硅酸盐水泥所配制的混凝土经25次、50次冻融循环后（见果见表13），其强度上降不超过25%，耐冻性标号为M50。28天龄期钢筋粘结力达38.8公斤/厘米2。 表13 混凝土的抗冻性、钢筋粘结力水泥名称| 硅酸盐水泥熟料中尾矿熟料的含量(%) | 抗冻性 | 28天钢筋的粘结力(kg/cm2) | 25次50次 | 熔化试样的强度试样强度 | 熔化试样的强度 | 试样强度 | 尾矿混合硅酸盐水泥30 | 399 | 407 | 332 | 426 | 38.8 |
3、养护条件对混凝土强度的影响 混凝土硬化过程中，强度的发展与差护的温度和湿度的关系很大。北京市房屋建筑综合装配公司对用尾矿混合材硅酸盐水泥所配制的混凝土，进行了试验，其结果见表14。这种混凝土在较低气温下的强度发展仍然较快，宜采用蒸气养护来加速硬化，但蒸养制度要控制合适，温度太高，升温太快都是不利的。 表14 不同养护条件下的混凝土强度| 水灰比 | 坍落度(厘米) | 混凝土抗压强度(千克/平方厘米) | 标准维护自然保护 | 蒸制食品 | 3天7天 | 14天 | 28天 | 3天 | 7天 | 14天 | 28天 | 第一次 | 第二次 | 尾矿混合硅酸盐水泥0.56 | 5.5 | 103 | 174 | 228 | 238 | 93 | 137 | 203 | 237 | 88 | 184 | 评论 | 按照工厂使用的系统制造一般预制构件。 | 室外维护时，最高温度为7 ~ 8℃，最低温度为10 ~ 11℃ | 成型后，6小时后放入蒸笼，加热至90-100℃保温10小时，冷却3小时。 | 成型8小时后，放入蒸池中，加热12小时，80℃保温36小时，冷却12小时。 |
4、现场浇注圈梁与预制过梁 在北京市综合建筑装配公司的汽车库工程上，利用尾矿混合材硅酸盐水泥配制的混凝土浇制圈梁（断面为240×180毫米）和过梁（尺寸为240×240×3180毫米），成型时水灰比为0.56，混凝土配合比为1∶2.26∶3.54，集料用碎石（粒径5～20毫米）和粗砂。成型时留制的混凝土试块，经标准条件养护28天，其抗压强度为216公斤/厘米2。 现场施工说明，用尾矿混合材硅酸盐水泥所配制的混凝土和易性好，易于施工，没有出现泌水现象，拆模时试件表面完整。无论是混凝土的早期强度或28天强度，均能满足制作构件的要求。但其耐久性，尚待长期观察。 免责声明：本网部分内容来自互联网媒体、机构或其他网站的信息转载以及网友自行发布，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考，不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之，本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者，视为自愿接受本网站声明的约束。
