淺談復合摻雜對再生水泥熟料燒成及性能的影響

徐瑞豪 郭俊林

（河南省豫鶴同力水泥有限公司， 河南 鶴壁 458000）

淺談復合摻雜對再生水泥熟料燒成及性能的影響

徐瑞豪 郭俊林

（河南省豫鶴同力水泥有限公司， 河南 鶴壁 458000）

進年來，得益于我國建筑行業的快速發展，其周邊產業也越發發達，尤其是各類建材，包括水泥等，部分水泥可以一定程度上實現再生，為求提升再生水泥的使用性能，可以進行復合摻雜作業，但復合摻雜又會對再生水泥熟料燒成以性能產生影響，本文通過實驗探究這種影響的具體情況，可以為后續工作和類似作業提供一定的參考。

復合摻雜；再生水泥熟料；燒成；性能

0 前言

水泥熟料通常包括石灰石、粘土以及富金屬原料等，將原料按需求比例進行配制、燒制，冷卻后即為熟料，比如常見的鈷酸鹽水泥，其熟料一般包括硅、硫、磷的氧化物等。復合摻雜的情況下，再生水泥熟料燒成和性能會受到一定程度的影響，通過實驗進行探究，有利于了解影響的程度和類型，指導后續工作。

1 探究復合摻雜對再生水泥熟料燒成和性能影響的意義

水泥在現代建筑中非常常見，是混凝土等構件的主要原料，部分水泥往往不具備再生價值，但可以以骨料的形式二次應用，這即是所謂的再生水泥，再生水泥的熟料包括石灰石、富金屬原料等。現代水泥制造中，熟料的添加有一定的規律性和要求，為求提升熟料的膠凝性等性質，復合摻雜被作為一種手段得到重視。

復合摻雜并非盲目的打亂用料的比例，而是根據具體情況、水泥類型合理改變配比和材料，尤其是部分金屬材料，使熟料的物理構成發現變化，并通過燒結成使其發生化學變化，改變水泥性質，提升其膠凝性，由于目前尚無完善的理論結果，復合摻雜的具體影響只能以不斷的實驗進行探究[1]。

2 再生水泥熟料復合摻雜實驗

2.1 實驗準備

再生水泥熟料復合摻雜相關試驗的準備內容包括場地、材料兩個方面，場地方面，應確保場地空氣中不富含大量金屬物質，同時場地支持進行燒制實驗，本次實驗場地選在某工廠的試驗車間里。材料方面，準備了石灰石、粘土、二水石膏、燒制設備、采集設備、球磨機等，并收集部分金屬化合物，包括硫、磷、硅等，按其比例的不同，標號為1、2、3。

2.2 實驗過程

由于再生水泥生料需經燒制變為熟料，實驗主要為易燒性實驗，以及后續的抗折強度、抗壓強度實驗。

將石灰石、粘土以及加入了 1、2、3號化合物的粉末分別投入球磨機，進行加工，要求加工為直徑不大于0.1mm的混合粉末，之后進行配制，再通過壓制機將不同粉末壓制成試驗用固體顆粒。為求獲得客觀精確的效果，分別采用1250°、1350°、1450°三種溫度進行煅燒，煅燒時間為 30-35分鐘。使其在高溫下發生反應。煅燒完成后，將其取出放置于空氣中冷卻為熟料，之后通過化學分析法判斷熟料的化學成分和雜質含量，并摻入入4%-6%的石膏，放入球磨機中進行加工，制成水泥。

2.3 實驗結果

實驗收集的三類化合物基本構成和粘土是相近的，不過硫含量和磷含量稍稍高于普通粘土，另外硅含量也較高。高溫煅燒過后，氧化物發生了明顯的化學變化，與粘土的粘接性大大提升，其中也有部分透明度較高的晶狀體，這類晶狀體即為硅酸鹽，硅酸鹽與玻璃體結構十分類似，也是硅酸鹽水泥的重要成分。

在1250°燒制實驗中，硅化物的含量大為減少，總體收縮率為14%，1350°環境下，收縮率為17%，1450°環境下，收縮率為19%，而在向固體顆粒中加入含磷較多的化合物后，三種溫度下其易燃性均明顯改善。硅化物的收縮以及易燃性的提升大大提升了硅酸鹽的形成率[2]。

熟料的性能方面，鑒于水泥主要應用與建筑工程中，其主要特質在于抗壓強度和抗折強度，因此選取的性能分析對象為抗壓和抗折能力，并以原始粉末以及三種混合粉末為對象，進行了試驗，四組實驗的基本數據經過匯總和記錄，在進行了定型和抗折、抗壓強度實驗后，各類數據基本如表1所示。

2.4 實驗數據分析

在表1中，共有4個對象的具體數據，原始粉末的初凝時間最短，但終凝時間最長，而且其抗壓強度和抗折強度在四個對象中均是較低的；1號混合物中，磷化物較多、硫化物和硅化物較少，該混和物初凝時間處于中等水平，但凝結速度最快，較之原始粉末，1號混合物加工成的熟料在抗壓強度和抗折強度上有了明顯提升。2號混合物中的硫含量、磷含量硅含量基本相當，其初凝時間略長于原始粉末，但在所有混合物中是最早的，2號終凝所用時間長度排在第二位，僅略好于原始粉末，抗折強度和抗壓強度方面，2號混合物的熟料較之原始粉末和一號混合物總體上又有了一定的提升。3號混合物中硅含量較多，磷含量和硫含量較少，該化合物的初凝時間是最長的，初凝到終凝的時間排在四個目標中的第二位，相對較快，抗壓強度和抗折強度比起原始粉末、1號混合物和2號混合物均有提升，較之原始粉末，其抗壓強度提升了 30%左右，抗折強度提升了 20%-25%左右，幅度非常明顯。

表1 四組實驗的數據匯總

2.5 結論分析

完成實驗、得到實驗結果和數據后，可以采用線性原理和概率學原理進行分析，以四個實驗對象為基本變量，硫含量、磷含量、硅含量為具體變量，以初凝時間、凝結速度、抗折強度、抗壓強度為線性指標，代入所有數據進行最后總結。

以 4個實驗對象為基礎變量，在以初凝時間為線性條件的情況下，最優目標為原始粉末；在以凝結速度為線性條件的情況下，最優目標為 1號混合物；在以抗折強度為線性條件的情況下，最優目標為 3號混合物；在以抗壓強度為線性條件的情況下，最優目標為3號混合物。

以硫含量、磷含量、硅含量為具體變量，在以初凝時間為線性條件的情況下，最優目標為不含化合物的粉末；在以凝結速度為線性條件的情況下，最優目標為磷化物較多的混合粉末；在以抗折強度為線性條件的情況下，最優目標為硅含量較多的混合物；在以抗壓強度為線性條件的情況下，最優目標為硅含量較多的混合物。

以線性條件完成分析之后，利用概率學原理進行二次總結性分析，將第一組分析所得的四條曲線進行重疊，對四個處于最優位置的點進行提取，可以得到結論，最優目標混合曲線的特質為：較高的硅含量、較低的硫含量和中等的磷含量。第二組分析所得的四條曲線進行重疊，對四個處于最優位置的點進行提取，可以得出結論，最優目標混合曲線的特質為：較高的硅含量、較低的硫含量和中等的磷含量，兩組對比的結果一致。

本次試驗的最終結果為：復合摻雜的情況下，再生水泥熟料燒成及性能的影響受到生料各元素所占比例影響明顯，在保持水泥使用性能的基礎上，磷含量可以提升初凝速度，但會降低抗壓強度和抗折強度，硅含量對抗折強度和抗壓強度提升作用明顯，但會延長初凝時間，硫含量也有助于提升凝結的速度，但對其他性能的提升作用不明顯。

3 總結

在現代建筑中，再生水泥的應用已經比較常見，本文結合實驗分析了復合摻雜對再生水泥熟料燒成及性能的影響，主要選取了硫化物、硅化物、磷化物作為復合摻雜的原料，按不同添加比例分為不同實驗對象，在高溫下進行燒成和性能的分析，以原始粉末作為參照對象，經過比對得出了復合摻雜的具體影響，由于水泥中摻雜元素相對較為固定，實驗結果可以為未來工作帶來一定積極意義。

[1]朱蘇峰. 復合摻雜對再生水泥熟料燒成及性能的影響[D].大連理工大學,2016.

[2]管宗甫,秦守婉,郭隨華,陳益民. 工業廢渣-陰離子團多元復合摻雜對高C_3S水泥熟料燒成及性能的影響[J]. 水泥,2004,03:6-9.

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1007-6344（2017）10-0003-01