徐瑞豪 郭俊林

（河南省豫鶴同力水泥有限公司， 河南 鶴壁 458000）

淺談復(fù)合摻雜對(duì)再生水泥熟料燒成及性能的影響

徐瑞豪 郭俊林

（河南省豫鶴同力水泥有限公司， 河南 鶴壁 458000）

進(jìn)年來，得益于我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，其周邊產(chǎn)業(yè)也越發(fā)發(fā)達(dá)，尤其是各類建材，包括水泥等，部分水泥可以一定程度上實(shí)現(xiàn)再生，為求提升再生水泥的使用性能，可以進(jìn)行復(fù)合摻雜作業(yè)，但復(fù)合摻雜又會(huì)對(duì)再生水泥熟料燒成以性能產(chǎn)生影響，本文通過實(shí)驗(yàn)探究這種影響的具體情況，可以為后續(xù)工作和類似作業(yè)提供一定的參考。

復(fù)合摻雜；再生水泥熟料；燒成；性能

0 前言

水泥熟料通常包括石灰石、粘土以及富金屬原料等，將原料按需求比例進(jìn)行配制、燒制，冷卻后即為熟料，比如常見的鈷酸鹽水泥，其熟料一般包括硅、硫、磷的氧化物等。復(fù)合摻雜的情況下，再生水泥熟料燒成和性能會(huì)受到一定程度的影響，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，有利于了解影響的程度和類型，指導(dǎo)后續(xù)工作。

1 探究復(fù)合摻雜對(duì)再生水泥熟料燒成和性能影響的意義

水泥在現(xiàn)代建筑中非常常見，是混凝土等構(gòu)件的主要原料，部分水泥往往不具備再生價(jià)值，但可以以骨料的形式二次應(yīng)用，這即是所謂的再生水泥，再生水泥的熟料包括石灰石、富金屬原料等?，F(xiàn)代水泥制造中，熟料的添加有一定的規(guī)律性和要求，為求提升熟料的膠凝性等性質(zhì)，復(fù)合摻雜被作為一種手段得到重視。

復(fù)合摻雜并非盲目的打亂用料的比例，而是根據(jù)具體情況、水泥類型合理改變配比和材料，尤其是部分金屬材料，使熟料的物理構(gòu)成發(fā)現(xiàn)變化，并通過燒結(jié)成使其發(fā)生化學(xué)變化，改變水泥性質(zhì)，提升其膠凝性，由于目前尚無完善的理論結(jié)果，復(fù)合摻雜的具體影響只能以不斷的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究[1]。

2 再生水泥熟料復(fù)合摻雜實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

再生水泥熟料復(fù)合摻雜相關(guān)試驗(yàn)的準(zhǔn)備內(nèi)容包括場地、材料兩個(gè)方面，場地方面，應(yīng)確保場地空氣中不富含大量金屬物質(zhì)，同時(shí)場地支持進(jìn)行燒制實(shí)驗(yàn)，本次實(shí)驗(yàn)場地選在某工廠的試驗(yàn)車間里。材料方面，準(zhǔn)備了石灰石、粘土、二水石膏、燒制設(shè)備、采集設(shè)備、球磨機(jī)等，并收集部分金屬化合物，包括硫、磷、硅等，按其比例的不同，標(biāo)號(hào)為1、2、3。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程

由于再生水泥生料需經(jīng)燒制變?yōu)槭炝?，?shí)驗(yàn)主要為易燒性實(shí)驗(yàn)，以及后續(xù)的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。

將石灰石、粘土以及加入了 1、2、3號(hào)化合物的粉末分別投入球磨機(jī)，進(jìn)行加工，要求加工為直徑不大于0.1mm的混合粉末，之后進(jìn)行配制，再通過壓制機(jī)將不同粉末壓制成試驗(yàn)用固體顆粒。為求獲得客觀精確的效果，分別采用1250°、1350°、1450°三種溫度進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)間為 30-35分鐘。使其在高溫下發(fā)生反應(yīng)。煅燒完成后，將其取出放置于空氣中冷卻為熟料，之后通過化學(xué)分析法判斷熟料的化學(xué)成分和雜質(zhì)含量，并摻入入4%-6%的石膏，放入球磨機(jī)中進(jìn)行加工，制成水泥。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)收集的三類化合物基本構(gòu)成和粘土是相近的，不過硫含量和磷含量稍稍高于普通粘土，另外硅含量也較高。高溫煅燒過后，氧化物發(fā)生了明顯的化學(xué)變化，與粘土的粘接性大大提升，其中也有部分透明度較高的晶狀體，這類晶狀體即為硅酸鹽，硅酸鹽與玻璃體結(jié)構(gòu)十分類似，也是硅酸鹽水泥的重要成分。

在1250°燒制實(shí)驗(yàn)中，硅化物的含量大為減少，總體收縮率為14%，1350°環(huán)境下，收縮率為17%，1450°環(huán)境下，收縮率為19%，而在向固體顆粒中加入含磷較多的化合物后，三種溫度下其易燃性均明顯改善。硅化物的收縮以及易燃性的提升大大提升了硅酸鹽的形成率[2]。

熟料的性能方面，鑒于水泥主要應(yīng)用與建筑工程中，其主要特質(zhì)在于抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，因此選取的性能分析對(duì)象為抗壓和抗折能力，并以原始粉末以及三種混合粉末為對(duì)象，進(jìn)行了試驗(yàn)，四組實(shí)驗(yàn)的基本數(shù)據(jù)經(jīng)過匯總和記錄，在進(jìn)行了定型和抗折、抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)后，各類數(shù)據(jù)基本如表1所示。

2.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

在表1中，共有4個(gè)對(duì)象的具體數(shù)據(jù)，原始粉末的初凝時(shí)間最短，但終凝時(shí)間最長，而且其抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度在四個(gè)對(duì)象中均是較低的；1號(hào)混合物中，磷化物較多、硫化物和硅化物較少，該混和物初凝時(shí)間處于中等水平，但凝結(jié)速度最快，較之原始粉末，1號(hào)混合物加工成的熟料在抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度上有了明顯提升。2號(hào)混合物中的硫含量、磷含量硅含量基本相當(dāng)，其初凝時(shí)間略長于原始粉末，但在所有混合物中是最早的，2號(hào)終凝所用時(shí)間長度排在第二位，僅略好于原始粉末，抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度方面，2號(hào)混合物的熟料較之原始粉末和一號(hào)混合物總體上又有了一定的提升。3號(hào)混合物中硅含量較多，磷含量和硫含量較少，該化合物的初凝時(shí)間是最長的，初凝到終凝的時(shí)間排在四個(gè)目標(biāo)中的第二位，相對(duì)較快，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度比起原始粉末、1號(hào)混合物和2號(hào)混合物均有提升，較之原始粉末，其抗壓強(qiáng)度提升了 30%左右，抗折強(qiáng)度提升了 20%-25%左右，幅度非常明顯。

表1 四組實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)匯總

2.5 結(jié)論分析

完成實(shí)驗(yàn)、得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)后，可以采用線性原理和概率學(xué)原理進(jìn)行分析，以四個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象為基本變量，硫含量、磷含量、硅含量為具體變量，以初凝時(shí)間、凝結(jié)速度、抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度為線性指標(biāo)，代入所有數(shù)據(jù)進(jìn)行最后總結(jié)。

以 4個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象為基礎(chǔ)變量，在以初凝時(shí)間為線性條件的情況下，最優(yōu)目標(biāo)為原始粉末；在以凝結(jié)速度為線性條件的情況下，最優(yōu)目標(biāo)為 1號(hào)混合物；在以抗折強(qiáng)度為線性條件的情況下，最優(yōu)目標(biāo)為 3號(hào)混合物；在以抗壓強(qiáng)度為線性條件的情況下，最優(yōu)目標(biāo)為3號(hào)混合物。

以硫含量、磷含量、硅含量為具體變量，在以初凝時(shí)間為線性條件的情況下，最優(yōu)目標(biāo)為不含化合物的粉末；在以凝結(jié)速度為線性條件的情況下，最優(yōu)目標(biāo)為磷化物較多的混合粉末；在以抗折強(qiáng)度為線性條件的情況下，最優(yōu)目標(biāo)為硅含量較多的混合物；在以抗壓強(qiáng)度為線性條件的情況下，最優(yōu)目標(biāo)為硅含量較多的混合物。

以線性條件完成分析之后，利用概率學(xué)原理進(jìn)行二次總結(jié)性分析，將第一組分析所得的四條曲線進(jìn)行重疊，對(duì)四個(gè)處于最優(yōu)位置的點(diǎn)進(jìn)行提取，可以得到結(jié)論，最優(yōu)目標(biāo)混合曲線的特質(zhì)為：較高的硅含量、較低的硫含量和中等的磷含量。第二組分析所得的四條曲線進(jìn)行重疊，對(duì)四個(gè)處于最優(yōu)位置的點(diǎn)進(jìn)行提取，可以得出結(jié)論，最優(yōu)目標(biāo)混合曲線的特質(zhì)為：較高的硅含量、較低的硫含量和中等的磷含量，兩組對(duì)比的結(jié)果一致。

本次試驗(yàn)的最終結(jié)果為：復(fù)合摻雜的情況下，再生水泥熟料燒成及性能的影響受到生料各元素所占比例影響明顯，在保持水泥使用性能的基礎(chǔ)上，磷含量可以提升初凝速度，但會(huì)降低抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，硅含量對(duì)抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度提升作用明顯，但會(huì)延長初凝時(shí)間，硫含量也有助于提升凝結(jié)的速度，但對(duì)其他性能的提升作用不明顯。

3 總結(jié)

在現(xiàn)代建筑中，再生水泥的應(yīng)用已經(jīng)比較常見，本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析了復(fù)合摻雜對(duì)再生水泥熟料燒成及性能的影響，主要選取了硫化物、硅化物、磷化物作為復(fù)合摻雜的原料，按不同添加比例分為不同實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在高溫下進(jìn)行燒成和性能的分析，以原始粉末作為參照對(duì)象，經(jīng)過比對(duì)得出了復(fù)合摻雜的具體影響，由于水泥中摻雜元素相對(duì)較為固定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以為未來工作帶來一定積極意義。

[1]朱蘇峰. 復(fù)合摻雜對(duì)再生水泥熟料燒成及性能的影響[D].大連理工大學(xué),2016.

[2]管宗甫,秦守婉,郭隨華,陳益民. 工業(yè)廢渣-陰離子團(tuán)多元復(fù)合摻雜對(duì)高C_3S水泥熟料燒成及性能的影響[J]. 水泥,2004,03:6-9.

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