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摻糖蜜對粉煤灰-礦渣水泥性能的影響

研究了摻0.01~0.05廢糖蜜對大摻量混合材復合水泥粒級配、標準稠度用水量、凝結時間和強度發(fā)展的影響規(guī)律，并與傳統(tǒng)三乙醇胺類助磨劑相對比。結果表明：摻0.02~0.03廢糖蜜對煤灰粉-礦渣復合水泥具有明顯的助磨效果，使水泥早期和后期強度均明顯提高，且起作用效果優(yōu)于傳統(tǒng)三乙醇胺類助磨劑。糖蜜摻量超過0.03%時，會對復合水泥產(chǎn)生明顯的緩凝作用而導致復合水泥強度有所降低。
　 【關鍵詞】復合水泥；糖蜜；助磨劑；強度發(fā)展

　　復合硅酸鹽水泥(簡稱復合水泥)是我國六大通用硅酸鹽水泥之一。一方面，這種水泥中的混合材摻量遠遠高于硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，可以解決傳統(tǒng)硅酸鹽水泥存在的早期水化放熱量大、容易開裂等缺點，在資源、能源的浪費與環(huán)境污染等方面也具有明顯優(yōu)勢；另一方面，由于兩種或兩種以上礦物混合材復合摻加，可以有效避免單一混合材所帶來的早期強度低、保水性差、收縮大等不足，其綜合性能明顯優(yōu)于單一混合材水泥(包括粉煤灰水泥、礦渣水泥和火山灰質(zhì)水泥)。因此，復合水泥在全國各地均占有相當高的比例，是絕大多數(shù)中小規(guī)模水泥粉磨站的主打產(chǎn)品。
為使復合水泥在高摻量混合材條件下達到較高強度標號，必須使各種混合材的活性得到充分發(fā)揮。用于激發(fā)復合水泥中混合材活性的主要技術途徑分為機械力活化和化學激發(fā)兩大類。機械力活化主要通過摻加助磨劑的方法實現(xiàn)，由于復合水泥是由多種不同硬度的物料組成，大多數(shù)助磨劑只是針對某個組份的助磨效果較佳，因而對水泥整體性能的提升并不理想。糖蜜是制糖工業(yè)的副產(chǎn)品，為一種非透明棕色至深棕色液體，完全溶于熱水和冷水。目前，世界各國對于廢糖蜜的主要利用方式包括：生產(chǎn)酒精、預處理后用于生產(chǎn)食用酵母、用于牲畜飼料等方面。將糖蜜經(jīng)過鈣化處理成糖鈣，或直接摻人混凝土中作為緩凝減水劑也有大量報道和工程應用，但其用于水泥助磨組分方面的報道很少。文中通過實驗研究，探索摻少量廢糖蜜對于粉煤灰一礦渣復合水泥的助磨效果和力學性能的改善效果。

　　原材料與實驗方案
　　硅酸鹽水泥熟料產(chǎn)自吉林遼源金剛水泥集團，粒狀高爐礦渣為鞍山鋼鐵集團公司生產(chǎn)，粉煤灰為大慶油田自備電廠干排灰，天然石膏產(chǎn)自山東棗莊，各原材料的化學成分見表1所示。采用某水泥企業(yè)實際生產(chǎn)用一種三乙醇胺類助磨劑(TA)，其比重為1．12—1．20，pH值為9．80～l1．80，推薦摻量為水泥總質(zhì)量的0．03％一0．04％。選取兩個不同制糖企業(yè)排放的廢糖蜜Ma和Mb，其純度分別為63．1％和62．8％。根據(jù)大量前期研究結果，確定復合水泥的基本配方為：水泥熟料：粉煤灰：礦渣：石膏=53：26：15：6，在此水泥配方基礎上，摻人不同摻量各助磨組份，具體摻加方案如表2所示。利用實驗室小型球磨機，固定粉磨時間為30分鐘，共制備了l2個不同水泥樣品。采用激光粒度儀測試各水泥樣品的顆粒級配，并按照GB175—2007(通用硅酸鹽水泥》標準測試標準稠度用水量、凝結時間和力學強度等基本性能指標。

　　結果與分析
　　1:顆粒級配分析
　　各水泥樣品的顆粒級配測試結果如圖1和圖2所示。對于未摻任何助磨劑的基準水泥樣品，小于32um顆粒所占比例為71.15％，大于65 m顆粒所占比例為5．53％。摻人0．03％的TA助磨劑使水泥中非常細的顆粒(小于31a,m)含量增多，尺寸大于65um的粗顆粒所占比例有所降低，說明TA對復合水泥具有良好的助磨效果。與基準試樣對比，小于32um的顆粒所占比例開始隨著糖蜜摻量增加而增大，當糖蜜Ma摻量為0．02％或糖蜜Mb摻量為0．03％達到最高值(74．5％～75．O％，遠大于基準水泥和TA水泥樣品)；之后又隨著糖蜜摻量增加而有所減少。另外，當糖蜜Ma摻量為0．02％或糖蜜Ma摻量為0．03％時，使水泥中粒徑大于65 m的顆粒所占比例減少2％左右。因此，摻適量廢糖蜜對粉煤灰一礦渣復合水泥具有顯著助磨效果，且其助磨效果優(yōu)于三乙醇胺類助磨劑。

　　2:標準稠度用水量與凝結時間
　　各水泥樣品的標準稠度用水量和凝結時間測試結果如表3所示。摻 rA助磨劑后，水泥的標準稠度用水量由于原來的31．2％增加到32．6％，這是由于水泥中細顆粒含量增加，整個水泥的比表面積增大，在達到相同流動性時的需水量增加。摻不同量糖蜜也使水泥的標準稠度用水量有所增大，其增大幅度隨摻量的變化規(guī)律與水泥顆粒級配的變化規(guī)律基本一致，即：細顆粒所占比例越大時，水泥的標準稠度用水量越高。摻0．03％的TA助磨劑使復合水泥的初、終凝時間分別提前9min和13min，這應該與水泥整體細度增加引起的水化速率加快有關。
而摻入不同量糖蜜后，各水泥樣品的凝結時間均有不同程度的延長，且摻量越高時延長時間越長。對糖蜜Ma，摻量從0．01％增加到0．05％時，水泥的初、終凝時間延長量分別從16rain和19min增加到71min和96min；對糖蜜Mb，摻量從0．01％增加到O．05％時，水泥的初、終凝時間延長量分別從10min和29min增加到91min和115min。這主要是由于少量糖蜜摻入后對水泥的緩凝作用，雖然所有水泥的初、終凝時間均在國家標準規(guī)定的范圍內(nèi)，但糖蜜對水泥的緩凝作用在實際應用中仍需要特別注意。

　　3:水泥強度發(fā)展
　　各水泥樣品的抗壓和抗折強度測試結果如圖3、圖4所示。如圖中虛線所示，摻0．03％TA助磨劑使水泥的3d、28d抗折強度分別增加了0.5MPa、0.3MPa，而水泥的3d和28d抗壓強度分別提高了1．6MPa和1．3MPa。所有摻糖蜜水泥樣品的抗壓、抗折強度均明顯高于基準水泥樣品；不同摻量時的水泥強度相對比，當糖蜜Ma摻量為0．02％或糖蜜Mb摻量為0．03％時，水泥強度達到最高值：3天，28天抗折強度分別比基準水泥提高了0．7—0．8 MPa和0．5～0．7MPa，抗壓強度分別提高了2．4—3．3 MPa和2.8—4.0MPa。當摻量超過0．03％后，水泥的強度隨著糖蜜摻量增加而降低，特別是3d強度的降低幅度大于28d強度，這可能與較高摻量糖蜜對水泥的緩凝作用有關.因此，摻適量糖蜜(0．02—0．03％)對復合水泥的強度改善效果優(yōu)于傳統(tǒng)三乙醇胺類助磨劑。

　　結語
　　(1) 對水泥漿泵送條件有利的摻合料是硅灰和礦渣，其中硅灰的效果最好，當摻量達到0.12時，為直角曲線，非常適合泵送條件，而礦渣對泵送能力有一定的改善作用，但需要根據(jù)實際情況做些調(diào)整。其他的摻合料會加快水泥漿稠度增長速度，一定要使用時應注意加入緩凝劑使用。
　　(2) 硅灰對于水泥漿的泵送能力改善的作用在于，其在大量摻人硅灰之后，水泥摻量相對減少，減緩了水泥水化過程，使水泥漿的稠度增加速度減緩，此外硅灰的表面積最大，吸水速度快在新拌達到流動度要求時能夠迅速吸水達到飽和或接近飽和，從而在接下來的時間內(nèi)沒有因為持續(xù)大量的吸水導致水泥漿變稠，使稠度上升。而礦渣不易吸水，也能在一定程度上改善漿體稠度增長速度，此外礦渣一般大量摻入，其替換水泥之后二次水化速度在時間上較水泥相比后發(fā)生，在一定程度上會降低稠度增長速度。
　　(3) 摻0．01％～0．05％糖蜜對粉煤灰一礦渣復合水泥具有良好的助磨效果，當摻量為0．02％～0.03％時，其助磨效果優(yōu)于傳統(tǒng)的三乙醇胺類助磨劑。
　　(4) 摻0.02％～0.03％糖蜜可明顯提高粉煤灰一礦渣復合水泥的力學強度，當摻量較大時，會對水泥產(chǎn)生明顯的緩凝作用而導致水泥強度有所降低。（本文搜集整理于網(wǎng)絡，如有侵權之處，請聯(lián)系我們刪除。）

復合水泥；糖蜜；助磨劑；強度發(fā)展