道路硅酸鹽水泥在新型干法水泥生產(chǎn)線的研制

雷良，鄒立

道路硅酸鹽水泥在新型干法水泥生產(chǎn)線的研制

Research and Development of Portland Cement for Road in the New Dry Process Cement Production Line

雷良，鄒立

隨著高等級(jí)公路交通現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，發(fā)展水泥混凝土路面已經(jīng)放到了道路建設(shè)的重要位置。混凝土路面比瀝青路面具有使用壽命長(zhǎng)、施工簡(jiǎn)單、維修費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具有良好的耐磨性和抗沖擊性特點(diǎn)，因此在世界各國(guó)廣泛應(yīng)用。同迅速發(fā)展的公路建設(shè)相比，我國(guó)道路硅酸鹽水泥的發(fā)展卻相對(duì)遲緩。目前不少公路混凝土路面早期損壞嚴(yán)重，除與施工質(zhì)量有關(guān)外，還與道路施工部門對(duì)于道路水泥不了解，使得目前大部分混凝土路面仍然使用的是普通水泥這一點(diǎn)有關(guān)。公路水泥混凝土路面對(duì)水泥的要求非常嚴(yán)格，不是隨便什么品種的水泥都可以使用的，對(duì)于路用水泥的選擇必須嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行。目前正在我公司附近建設(shè)的達(dá)陜高速公路，需要大量的道路水泥，給公路沿線的水泥企業(yè)帶來(lái)了機(jī)遇，基于同行的競(jìng)爭(zhēng)壓力，基于水泥市場(chǎng)的需要，更基于企業(yè)的發(fā)展和壯大，我們決定開發(fā)水泥新品種，在新型干法水泥生產(chǎn)線上進(jìn)行道路硅酸鹽水泥的研制。

1 道路水泥的性能

道路水泥在路面混凝土的應(yīng)用性能及使用效果歸納起來(lái)包括以下方面：拌和物和易性好，不離析、不泌水，凝結(jié)時(shí)間合理，施工操作方便；早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)迅速，可縮短拆模時(shí)間，切縫時(shí)間提前，加快了施工速度；高抗折強(qiáng)度是高等級(jí)公路、機(jī)場(chǎng)混凝土路面首選的優(yōu)良水泥品種；低收縮性使得路面出現(xiàn)收縮裂縫的可能性降低；耐磨性好，從已有路面使用情況看，道路水泥混凝土路面密實(shí)性好，耐磨性明顯優(yōu)于普通水泥混凝土路面；優(yōu)良的性價(jià)比，配制相同等級(jí)混凝土，每立方米混凝土可少用30kg左右水泥，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

2 道路硅酸鹽水泥熟料的研制

基于道路水泥對(duì)耐磨性和干縮率兩項(xiàng)指標(biāo)的特殊要求，《道路硅酸鹽水泥》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13693—2005要求粉磨水泥的熟料C3A≤5.0%、C4AF≥16.0%，因此道路硅酸鹽水泥熟料的配料必須實(shí)行低鋁高鐵的配料方案。于是我們生料配料取消了頁(yè)巖，采用灰石、砂巖、鐵礦三組分配料。原材料的化學(xué)成分見表1。

由于取消了頁(yè)巖采用砂巖配料，而砂巖的硬度較大，易磨性較差，同時(shí)砂巖中有部分結(jié)晶的SiO2，易燒性較頁(yè)巖差，對(duì)此，我們采取嚴(yán)格控制生料細(xì)度、適當(dāng)提高入窯物料分解率的措施來(lái)提高生料的易燒性，控制出磨生料細(xì)度80μm篩篩余≤12.0%、0.2mm篩篩余≤1.5%，控制入窯物料分解率在90%～95%。

表1 原材料的化學(xué)成分，%

表2 道路水泥熟料的化學(xué)成分、礦物組成（%）及率值

表3 道路硅酸鹽水泥熟料物理性能

表4 道路水泥的物理性能

道路水泥的兩項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)干縮率和耐磨性主要取決于熟料中的C3A和C4AF含量，因此，在配料方案確定后，生產(chǎn)中要力求做到出磨和入窯生料的穩(wěn)定，以保證熟料三率值的穩(wěn)定。我們控制熟料的三率值為：KH=0.92±0.02、SM=1.9±0.1、AM=0.85±0.1。在研制階段我們根據(jù)現(xiàn)有原材料及煤灰分析情況控制相應(yīng)的出磨生料三率值為：LSF=104±2.0、SM=1.9±0.1、AM=0.75±0.1。我們利用先進(jìn)的X—熒光分析儀對(duì)出磨生料每小時(shí)檢測(cè)一次，做到了適時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果由QCS率值配料系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，得出新的生料配比，并照此執(zhí)行，最大限度地做到了生料成分的穩(wěn)定和均勻。

高鐵熟料在煅燒過程中其液相出現(xiàn)溫度較低，燒結(jié)范圍窄，液相量在較窄的溫度范圍內(nèi)急劇增加，液相粘度低。這種情況一方面有利于硅酸鹽礦物的生成和fCaO的吸收，另一方面又容易造成窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)球等不正常工況的出現(xiàn)，給操作帶來(lái)一定難度，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響熟料質(zhì)量，因此，熟料煅燒是研制道路水泥關(guān)鍵的一環(huán)。宜加大外風(fēng)開度，采用長(zhǎng)火焰、薄料快轉(zhuǎn)的煅燒方法，在控制上適當(dāng)提高窯尾和分解爐溫度，控制入窯物料分解率在90%～95%，以減輕燒成帶的熱負(fù)荷，在穩(wěn)定窯速（3.9r/min）和喂料量（80t/h）的前提下，通過加減煤量和一次風(fēng)量，穩(wěn)定窯的熱工制度，控制熟料結(jié)粒細(xì)小均齊，保持升重穩(wěn)定（1400g/L左右），控制fCaO≤1.0%。由于窯速加快，熟料產(chǎn)量比硅酸鹽水泥熟料有所提高，且煤耗有所下降。道路水泥熟料的化學(xué)成分、礦物組成及率值見表2。

對(duì)研制的道路水泥熟料進(jìn)行了物理性能檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表3。

3 道路硅酸鹽水泥的磨制

石膏摻加量對(duì)道路水泥而言，不僅可以調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間，更重要的是適當(dāng)增加水泥中SO3的含量能提高水泥早期強(qiáng)度和抗干縮性能。我們使用的是二水石膏，成分比較穩(wěn)定，在道路水泥粉磨過程中我們控制石膏摻量在5.0%，相應(yīng)水泥中SO3的含量在2.6～3.0之間。使用的混合材為粒化高爐礦渣，我們控制其摻量為8.0%。道路水泥的粉磨細(xì)度是一個(gè)重要參數(shù)，細(xì)度太粗會(huì)導(dǎo)致早期強(qiáng)度低，粉磨過細(xì)則會(huì)增加水泥制件的干縮，因此我們?cè)谏a(chǎn)過程中嚴(yán)格控制出磨水泥細(xì)度，80μm篩篩余≤2.5%，比表面積控制在320～360m2/kg范圍內(nèi)。所生產(chǎn)的道路水泥完全滿足52.5級(jí)道路水泥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。道路水泥的物理性能見表4。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）隨著國(guó)家高等級(jí)公路的飛速發(fā)展，對(duì)道路水泥的需求將會(huì)急劇增大，而廣大道路施工部門仍然使用普通水泥混凝土進(jìn)行路面建設(shè)，因此，水泥生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)抓住這一有利契機(jī)，及早開發(fā)生產(chǎn)出道路硅酸鹽水泥，以適應(yīng)市場(chǎng)及客戶的需要。

（2）道路水泥的兩項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)干縮率和耐磨性主要取決于熟料中的C3A和C4AF含量，因此，在配料方案確定之后，生產(chǎn)中要嚴(yán)格控制生料成分的均勻性，以確保熟料三率值的穩(wěn)定。

（3）高鐵熟料在煅燒過程中液相出現(xiàn)溫度低，燒結(jié)范圍窄，可能會(huì)導(dǎo)致窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)球等不正常工況出現(xiàn)，在操作上宜采用長(zhǎng)火焰、薄料快轉(zhuǎn)的煅燒方法，力求避免不正常工況的出現(xiàn)。

TQ172.729.9

A

1001-6171（2011）02-0105-02

2010-08-10； 編輯：趙 蓮