利用SP炉灰替代石子、矿渣粉在P.O42.5水泥的试验

笔者公司为进一步增加企业效益，考虑到混合材供应中一级粉煤灰资源总量有限，矿渣粉价格昂贵，在现有工艺装备和原材料供应条件下，充分利用笔者公司两条5000t/d预分解窑余热发电SP炉灰作为超细粉生产水泥，切实可行，效益明显，试验如下。

　1 SP炉灰试验

1.1  SP炉灰是预分解窑余热发电窑尾SP锅炉在利用窑尾高温废气时收集的粉尘。因其比表面积高达680-710m²/kg左右，使其能有很高的利用价值，其化学成分见表1。

表1  SP炉灰化学分析 %

笔者公司SP炉灰80μm筛余为0.4%、水分0.2 %、碱含量0.26% ，均大大低于JC/T742-2009掺入水泥中的回转窑窑灰标准要求限量，完全符合标准要求。根据表1数据对比可知SP炉灰主要化学组成烧失量和氧化钙含量均高于生料的34.82%，通过配料（石灰石81.5%、粉煤灰5.3%、砂岩7.2%、钢渣6%四组分配料）计算倒推可知SP炉灰是由85%的石灰石，10%以上的粉煤灰组成，即生料配料4组分中易磨性最好的石灰石和湿排粉煤灰组成。SP炉灰中的游离氧化钙含量0.38%，即SP炉灰中石灰石基本未分解，还是以碳酸钙形态存在，它对混凝土的性能和施工影响有限。

1.2  SP炉灰的颗粒级配（见表2）

表2   SP炉灰的颗粒级配 %

由表2的SP的颗粒级配可知SP炉灰中31μm以下颗粒含量为84.9％，10μm以下颗粒含量为47.8％，掺入水泥中优势明显。对水泥而言3-32μm的颗粒对水泥强度增长起主要作用，特别是16-24um的颗粒对水泥性能尤为重要，含量越多越好。小于3μm的细颗粒不要超过10％，由于＜3μm的颗粒水化反应过快，对水泥强度贡献不大。但保持＜3μm的颗粒在适当含量，可以提高水泥和混凝土的密实性。大于65μm和小于1μm的颗粒越少越好，最好没有。在现有水泥组分中掺入适量SP炉灰，可以补充水泥中细颗粒不足，使胶凝材料颗粒具有更加紧密的堆积，对强度和施工性能有所改善。

2  试验

依据现行国家水泥标准GB175-2007通用硅酸盐水泥的规定，通用硅酸盐水泥中允许掺入5％的窑灰，比照国家建材行业标准JC/T742-2009掺入水泥中的回转窑窑灰，笔者公司的SP炉灰各项指标完全符合标准的要求。

2.1试验方案

根据SP炉灰烧失量35.58％的实际及P.O42.5水泥烧失量不超5.0％的要求，采用SP炉灰替代石子及部分矿渣粉方案，试验配比方案见表3。

表3  试验配比方案 %

2.2  试验方法

将前述所需的颗粒状物料：熟料、石子、脱硫石膏分别在的试验小磨中进行粉磨，然后和已处于水泥成品细度状态的矿渣粉、粉煤灰、SP炉灰按表3中的配比称量配制，再用混样机混合15分钟。

2.3  试验结果（见表4）

（1）对抗压强度的影响：SP炉灰替代石子3天强度表现为下降趋势，但非直线下降，从2—6%每增加1%的SP炉灰强度下降0.1-0.15MPa, 28天抗压强度随掺量增加逐步恢复。 SP炉灰全部替代石子后3天强度不下降，尤其28天抗压强度增长1MPa；SP炉灰替代部分矿渣粉，强度下降幅度也不大，掺量达到6%时，几乎对3天抗压强度无影响，但对28天抗压强度较大，每增加1%降低0.75 MPa。

（2）对水泥标准稠度的影响：SP炉灰替代石子水泥标准稠度呈缓慢的直线增加趋势，每增加1%的SP炉灰标准稠度上升0.1-0.2；SP炉灰代矿渣粉标准稠度呈缓慢下降趋势，每增加1%的SP炉灰标准稠度下降0.05-0.1。这是增加SP炉灰掺量后胶凝体系中超细微粉增加而造成的需水量增加。

（3）对水泥凝结时间的影响：SP炉灰替代石子随掺量增加初、终凝时间基本无变化，全部替代石子后水泥初凝时间缩短5分钟，终凝时间延长22分钟；SP炉灰代矿渣粉水泥凝结时间呈下降趋势，总体变化不大，这种变化基本不影响水泥的使用。

　3  试验结论

SP炉灰替代6%-8%石子生产P.O42.5水泥3天强度略微降低，凝结时间影响较小，3天强度即使下降因现有水泥后期强度高，也会满足市场要求。SP炉灰替代部分矿粉28天强度下降幅度较大，可考虑掺加2%替代等量矿粉。