礦渣粉在水泥廠和混凝土攪拌站使用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題
2006-05-26 00:00
自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》（GB/T18046-2000）實(shí)施以來(lái)，粒化高爐礦渣粉在水泥廠及混凝土攪拌站得到了廣泛的應(yīng)用。我省批量應(yīng)用于各項(xiàng)工程始于2000年，隨著礦渣粉的成本優(yōu)勢(shì)及優(yōu)越性能被人們逐步認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在我省的濟(jì)南、青島、萊蕪等地已在大量生產(chǎn)和應(yīng)用，市場(chǎng)前景明顯看好。
礦渣粉原料選用的是高爐煉鐵的熔渣經(jīng)水淬急冷形成的粒化礦渣（簡(jiǎn)稱礦渣）。礦渣的化學(xué)成分主要是SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、TiO2、MnO2等；礦渣由95% 以上的玻璃體和硅酸二鈣、鈣黃長(zhǎng)石、硅灰石等礦物組成。礦渣具有潛在的水硬活性（簡(jiǎn)稱活性），礦渣的活性與玻璃體的含量和質(zhì)量系數(shù)及細(xì)度有關(guān)。
粒化高爐礦渣可以通過(guò)機(jī)械粉磨方法制成平均粒徑在5～15 μ m 的礦渣粉。用于礦渣粉磨的工業(yè)化系統(tǒng)主要有球磨機(jī)系統(tǒng)、立磨系統(tǒng)和輥壓機(jī)系統(tǒng)。球磨機(jī)系統(tǒng)能耗高、噪聲大、單機(jī)能力小。但球磨機(jī)投資低，在中小型企業(yè)有所應(yīng)用。立磨系統(tǒng)、輥壓機(jī)系統(tǒng)投資高，但具有顯著的產(chǎn)量高、節(jié)能和噪聲低的特點(diǎn)。后兩類系統(tǒng)可滿足工廠大型化的要求，是國(guó)內(nèi)外高爐礦渣粉磨的首選方案。
礦渣粉作為微細(xì)粉體已明顯不同于過(guò)去應(yīng)用的普通細(xì)度的礦渣。由于粉體顆粒被充分細(xì)化，會(huì)顯著增加其表面能，由此產(chǎn)生的表面作用會(huì)賦予水泥和混凝土以新的性能，同時(shí)也使混凝土強(qiáng)度和各種耐久性得以改善?；炷林幸缘V渣粉等量代替硅酸鹽水泥，表面物化作用顯著；對(duì)流動(dòng)性的影響主要依賴于粉體的表面吸水性，當(dāng)與高效減水劑雙摻時(shí)，礦渣粉能強(qiáng)烈吸附高效減水劑，對(duì)水泥和混凝土具有分散效應(yīng)，可顯著增大漿體的流動(dòng)性，并降低其屈服應(yīng)力和黏度值，適于配制低水灰比、大流動(dòng)度的混凝土。在混凝土中摻入礦渣粉，顯著提高了混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)性，相應(yīng)地降低了混凝土的吸水率和氯離子擴(kuò)散系統(tǒng)，改善混凝土的抗?jié)B性和對(duì)海水、酸及硫酸鹽的抗化學(xué)侵蝕能力。另外，以合理的礦渣粉量置換水泥，能降低混凝土中水泥水化的早期放熱速度，抑制混凝土的溫度升高，減少大體積混凝土早期的溫度拉應(yīng)力。摻有礦渣粉的高性能混凝土作為優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)建材，廣泛用于大體積混凝土的水工工程和海工工程、高強(qiáng)度大跨度的橋梁和高層建筑中，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著積極的作用。
隨著磨細(xì)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦渣粉細(xì)度很容易達(dá)到400m2/kg 以上，并且消耗的能耗越來(lái)越低，這為礦渣粉的大量應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。在我國(guó)已投入運(yùn)行和正在建設(shè)的立磨礦渣粉生產(chǎn)線有寶鋼、首鋼、鞍鋼、濟(jì)鋼、長(zhǎng)鋼、唐鋼、太鋼、昆鋼、武鋼華新、萊鋼等。2005 年初，我院引進(jìn)德國(guó)技術(shù)和設(shè)備設(shè)計(jì)的濟(jì)鋼年產(chǎn)60萬(wàn)噸礦渣粉生產(chǎn)線順利達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)，結(jié)束了我省無(wú)立磨礦渣粉的歷史，也使我省礦渣粉的應(yīng)用提升到了一個(gè)新的高度。
由于礦渣粉廣闊的市場(chǎng)前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益，近兩年來(lái)采用球磨機(jī)工藝的礦渣粉生產(chǎn)線也紛紛上馬，由于生產(chǎn)工藝，技術(shù)及管理的原因，整個(gè)礦渣粉市場(chǎng)已出現(xiàn)質(zhì)量良莠不齊的現(xiàn)象，一般來(lái)說(shuō)，采用引進(jìn)立磨技術(shù)和設(shè)備生產(chǎn)的礦渣粉要明顯優(yōu)于球磨機(jī)工藝生產(chǎn)的礦渣粉， 大型球磨機(jī)（直徑3m以上）工藝生產(chǎn)的礦渣粉要明顯優(yōu)于小型球磨機(jī)工藝生產(chǎn)的礦渣粉。
本文基于近兩年來(lái)我省水泥廠及混凝土攪拌站中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出水泥廠及混凝土攪拌站需要注意的幾個(gè)問(wèn)題。
1 礦渣粉在水泥廠應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)
對(duì)于水泥廠來(lái)說(shuō)，應(yīng)選用質(zhì)量好，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的礦渣粉，水分要盡量低，以避免粘結(jié)和堵塞。水泥廠購(gòu)買礦渣粉后，熟料，石膏及其它混合材即可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)粉磨，這樣的工藝路線從節(jié)能等方面來(lái)講是合理的，更有利于降低成本。
根據(jù)研究和實(shí)踐，在礦渣粉細(xì)度為400～450m2/kg，水泥中摻量40～60% 時(shí)，可配制425，425R 礦渣硅酸鹽水泥；在水泥中摻加的礦渣粉細(xì)度為450～500m2/kg，摻量40%～50% 時(shí)，可配制525，525R 礦渣硅酸鹽水泥。當(dāng)然，最佳的礦渣粉摻量應(yīng)根據(jù)熟料和礦渣粉的質(zhì)量以及水泥的性能指標(biāo)要求通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。
為使礦渣粉的摻入計(jì)量準(zhǔn)確，運(yùn)行平穩(wěn)，建議采用以下工藝裝備：
（1）新設(shè)礦渣粉鋼板倉(cāng)，儲(chǔ)量可以適當(dāng)加大，倉(cāng)頂設(shè)除塵器，礦渣粉從倉(cāng)底經(jīng)過(guò)閘閥，螺旋秤，由斜槽（或鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，螺旋輸送機(jī)）送至入料點(diǎn)。
（2）鋼板倉(cāng)底最好裝設(shè)充氣箱，以增加礦渣粉的流動(dòng)性及防堵。
（3）根據(jù)礦渣粉流動(dòng)性好的特性，注意螺旋秤在結(jié)構(gòu)上的適應(yīng)性，使其保證良好的計(jì)量，鎖風(fēng)及喂料能力。
（4）最好設(shè)置能將礦渣粉與熟料粉混合均勻的混料機(jī)， 混料機(jī)分為有動(dòng)力及無(wú)動(dòng)力兩種，無(wú)動(dòng)力混料機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量結(jié)構(gòu)合理。但絕大多數(shù)水泥廠未能這樣做，而是直接摻入水泥磨機(jī)和水泥庫(kù)之間的輸送設(shè)備，在此建議，在利用水泥磨機(jī)和水泥庫(kù)之間的輸送設(shè)備時(shí)，應(yīng)使礦渣粉入料點(diǎn)盡量靠近磨尾一側(cè)，與水泥庫(kù)距離盡量遠(yuǎn)一點(diǎn)，以延長(zhǎng)混合時(shí)間，增大混合效果。
（5）水泥庫(kù)如果是氣力均化庫(kù)， 礦渣粉可以直接進(jìn)入入庫(kù)提升機(jī)，利用庫(kù)內(nèi)氣力均化方式，實(shí)現(xiàn)較好的均化，省內(nèi)某大型企業(yè)集團(tuán)即采用這種方式，效果良好。
2 礦渣粉在混凝土攪拌站應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)
研究和開(kāi)發(fā)高性能混凝土是當(dāng)今國(guó)際范圍的熱點(diǎn)。目前國(guó)際上通用的配制高性能混凝土的技術(shù)路 線是：通用水泥＋微粉摻合料＋超塑化劑。其中微粉摻合料多采用硅灰、細(xì)磨粉煤灰，沸石粉等。由于我國(guó)硅灰資源有限，沸石粉和粉煤灰的活性較低，近幾年國(guó)內(nèi)研究者將方向集中于礦渣粉摻合料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。
隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，對(duì)混凝土的耐久性越來(lái)越重視，而配制耐久性混凝土的途徑之一就是摻加包括礦渣粉在內(nèi)的礦物摻合料。
礦渣粉取代混凝土中的部分水泥，能夠提高混凝土的強(qiáng)度，改善混凝土的工作性能，所以可用其作為替代產(chǎn)品來(lái)減少預(yù)拌混凝土中水泥的用量。礦渣粉作為預(yù)拌混凝土中重要的摻合料已得到普遍應(yīng)用。但在應(yīng)用過(guò)程中，我們還必須注意以下問(wèn)題：
（1）使用球磨礦渣粉時(shí)應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)，嚴(yán)格控制礦渣粉的細(xì)度大型立磨礦渣粉生產(chǎn)線的礦渣粉細(xì)度均控制在400m2/kg～500m2/kg 的范圍內(nèi)。由于其先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，礦渣粉的細(xì)度非常穩(wěn)定。而球磨礦渣粉的細(xì)度較難達(dá)到400m2/kg 以上，也難以長(zhǎng)期穩(wěn)定。一旦礦渣粉細(xì)度大幅度降低，會(huì)給混凝土帶來(lái)很多問(wèn)題，如：粘聚性下降，出現(xiàn)離析和泌水；凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)；早期強(qiáng)度降低，甚至28d 強(qiáng)度也會(huì)不同程度的降低等。因此，在使用球磨礦渣粉時(shí)應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)，嚴(yán)格控制細(xì)度。
（2）注意礦渣粉的摻量單摻礦渣粉時(shí)，以30%～40% 為宜，大體積混凝土可增至50% 以上，以達(dá)到明顯降低水化熱的目的。復(fù)摻時(shí)，總?cè)〈坎灰顺^(guò)50%。粉煤灰控制在20% 以內(nèi)，礦渣粉控制在30%。初期使用時(shí)，粉煤灰最好控制在10%以內(nèi)，礦渣粉控制在20%以內(nèi)，大體積混凝土可適當(dāng)放寬。
（3）復(fù)摻時(shí)，針對(duì)不同等級(jí)粉煤灰，選擇合適的復(fù)合比例。
礦渣粉在混凝土攪拌站使用時(shí)，常與粉煤灰復(fù)合使用，這是因?yàn)榉勖夯冶鹊V渣粉更為價(jià)廉，單摻礦渣粉混凝土對(duì)混凝土成本不利。雖然單摻粉煤灰可以大幅度降低成本，但摻量受到較大限制。另外，礦渣粉和粉煤灰復(fù)配時(shí)能充分利用二者的“優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”，改善混凝土性能。礦渣粉與Ⅱ級(jí)粉煤灰復(fù)合使用時(shí)，粉煤灰的取代量宜控制在15% 以內(nèi)，礦渣粉宜控制在30% 以內(nèi)。由于Ⅱ級(jí)粉煤灰較Ⅰ級(jí)粉煤灰供應(yīng)量充足，因此在混凝土攪拌站大量使用。但Ⅱ級(jí)粉煤灰的質(zhì)量穩(wěn)定性很差，給配制混凝土帶來(lái)很多不便。礦渣粉的質(zhì)量穩(wěn)定性遠(yuǎn)好于Ⅱ級(jí)粉煤灰，給我們配制混凝土帶來(lái)了很好的選擇，只要通過(guò)試驗(yàn)找出合適的復(fù)配比例及合適的摻量，就可以配制出和易性好而成本又無(wú)明顯增加的混凝土。在條件允許的情況下，應(yīng)盡可能多用礦渣粉。礦渣粉與Ⅰ級(jí)粉煤灰復(fù)合使用應(yīng)是最佳組合。粉煤灰可控制在20% 以內(nèi)，礦渣粉可以控制在40% 以內(nèi)。他們之間的比例可以根據(jù)不同強(qiáng)度等級(jí)，不同技術(shù)要求進(jìn)行調(diào)整。
（4）注意礦渣粉（或礦渣粉和粉煤灰復(fù)摻）混凝土的養(yǎng)護(hù)
當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度適宜、濕度較大時(shí)，混凝土中水分蒸發(fā)少，水化充分，空隙率及孔隙尺寸減小 ，同時(shí)由于水化產(chǎn)物阻隔了水分子通道，使得開(kāi)口孔隙數(shù)量減少，可發(fā)揮“儲(chǔ)備”作用的閉合孔數(shù)量增加。因此，建立良好的養(yǎng)護(hù)制度有利于提高混凝土抗凍性能。
礦渣粉（或礦渣粉和粉煤灰復(fù)摻）混凝土對(duì)養(yǎng)護(hù)條件要求更為苛刻。因此混凝土攪拌站技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)與施工方溝通，確?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)條件。在礦渣粉或礦渣粉和粉煤灰復(fù)合摻加的情況下，更需要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，只有充分養(yǎng)護(hù)才能發(fā)揮摻合料的作用。
（5）注意調(diào)整混凝土的凝結(jié)時(shí)間磨細(xì)礦渣對(duì)混凝土的凝結(jié)時(shí)間與不摻磨細(xì)礦渣的普通混凝土相比，具有一定的緩凝效果?；炷恋某跄⒔K凝時(shí)間比基準(zhǔn)混凝土推遲1～2.5h。因此，商品混凝土公司應(yīng)注意調(diào)整混凝土的凝結(jié)時(shí)間，特別是冬季施工，應(yīng)調(diào)整混凝土配合比，控制混凝土中礦渣粉摻量和使用早強(qiáng)型減水劑。而夏季施工時(shí)，可適當(dāng)增加礦渣粉摻量來(lái)延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間。
（6）注意混凝土用水量的調(diào)整磨細(xì)礦渣與高效減水劑復(fù)合使用時(shí)，具有輔助減水的功能，與只摻高效減水劑的普通水泥的混凝土相比，在保證混凝土初始坍落度相同的情況下，可以減少用水量。
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