水泥混合材优化组合方法的研究
1引言
水泥中掺加两种或多种混合材,可不同程度地提高水泥的力学强度和混合材掺量,并已在很多水泥厂中得到了应用。然而,同一种混合材与不同种类的其它混合材搭配组合进行复掺,其水泥具有极不相同的强度效应。采用最佳的混合材组合方式,不仅能够最大幅度地提高水泥强度,而且可以更多地利用廉价混合材和增加混合材掺量。为此,笔者对各类混合材的最佳组合方式和作用效果进行了多年的试验和研究,并对其增强机理进行了分析和探讨。
2混合材的分类及化学成分
2.1分类方法随着水泥品种的增加,可用作水泥混合材的种类越来越多。为了便于生产上的应用,笔者基于混合材的传统分类方法,将其作了进一步的分类。分类的依据主要是根据国内外著名学者对水泥水化机理的基本看法,即水泥水化的驱动力之一是酸碱反应的观点〔1〕;同时参照路用石料的化学分类方法〔2〕(根据石料的酸碱性对其与沥青粘附性的影响,而将石料按SiO2含量范围即本文所采用的范围划分为酸、中、碱性三类),将混合材不仅按传统的分类方法分为活性和惰性两类,在此基础上又将其按化学成分进一步划分为酸性、中性和碱性三类,与之相对应的SiO2含量分别为65%、52%～65%和52%。因此,水泥厂常用的各种混合材可归纳为以下三大类:
(1)碱性活性混合材：如矿渣、增钙液态渣等。
(2)酸性及中性活性混合材:如沸石、火山渣、粉煤灰、沸腾炉灰、煤矸石等等。
(3)碱性及中性惰性混合材:如石灰石、硅灰石尾矿等等。应当指出:上述各类混合材酸碱性的划分虽然均以SiO2含量为依据,但实际上SiO2含量相同的混合材酸碱性并非完全相同。比如:碱性活性混合材中SiO2含量既包括了活性SiO2,也包括了惰性SiO2;而碱性惰性混合材中SiO2含量主要为惰性SiO2。本文暂时仍按上述范围划分混合材的酸碱性类别,同时按国家现有标准划分其活性和惰性的类别。更准确地划分混合材的酸碱性待以后进一步研究。2.2试验用混合材的化学成分试验用的混合材,在以上三种类型中选择了六种比较有代表性的常用混合材,其化学成分列于表1。
表1试验用混合材的化学成分(%)
3混合材的类别及组合方式对水泥强度的影响
针对不同酸碱性及活性的三类常用混合材,笔者对混合材的性质及其互相搭配对水泥强度的影响进行了试验,见表2。
表2混合材种类及组合方式对水泥强度的影响
通过试验可以发现,不同性质的各类混合材对水泥早期强度和后期强度的影响截然不同,各有其特殊的规律。其中,碱性及中性惰性混合材对提高水泥的3d和7d强度有类似的效果;酸性及中性活性混合材对提高水泥的28d强度有共同的趋势;而碱性活性混合材对水泥各龄期强度的作用效果介于以上两类之间。将上述混合材中酸碱性及活性差别均较大的种类合理搭配进行复掺,能够使各类混合材的作用优势得到均衡有效地发挥,达到强度互补的最佳组合方式。从而使水泥的早期强度和后期强度同时得到较大幅度的提高。