不同混合材料對水泥需水性影響的試驗研究

摘要：本文論述了在其它條件相同時，頁巖渣、底爐渣、礦渣等不同混合材料品種、摻量、比面積變化對水泥需水性的影響。

關鍵詞：混合材料;水泥需水性;研究

1﹒引言

在用水泥制備凈漿、砂漿或拌制混凝土時，都需加入一定的水，這些水一方面與水泥水化使其凝結硬化，另一方面是使之具有一定的流動性，便于施工。因此，需水性是水泥的重要建筑性質之一，在相同條件下，需水量越小，水泥石質量越高，因此研究水泥的需水量大小有著重要意義。表示需水量大小的一般有標準稠度用水量和定水灰比下的流動度兩種。影響水泥標準稠度用水量（簡稱標準稠度）的因素很多，本文旨在探討在其它條件相同時，不同混合材料品種、摻量、比面積變化對水泥需水性的影響。

2﹒材料、試驗方式

2﹒1熟料和石膏

試驗用的熟料密度為3.17g/m3，其化學成份和礦物組成見表1，物檢結果見表2，石膏化學成份見表3。

2﹒2混合材料

試驗用的混合材料為廣東茂名頁巖渣、廣西來賓八一錳礦的礦渣，廣西合山電廠的燒煤鍋爐底爐渣（以下簡稱底爐渣），主要化學成份見表4。

2﹒3試驗方法

標準稠度用水量按GB1346 -2011《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》測定，水泥膠砂流動度按GB/T2419 -2005 《水泥膠砂流動度測定方法操作》測定。

3﹒試驗結果與分析

由于熟料與頁巖渣、底爐渣、礦渣硬度不同，本試驗采用了熟料+石膏與頁巖渣、底爐渣、礦渣分別粉磨工藝，用φ500mm×500mm小磨進行杋械混合。根據混合材料影響水泥需水量的因素列出了3個二因素三水平表（見表5、表6、表7），作正交試驗，考察水泥標準稠度需水量、膠砂流動度變化，試驗結果安排見表8，試驗結果分析見表9，并將表9結果繪成圖一～圖四。

3﹒1混合材料品種對標準稠度、膠砂流動度的影響

從表9可見，摻不同的混合材料時水泥的標準稠度、膠砂流動度極差R從大到小排列為：

R標準稠度（摻底爐渣）﹥R標準稠度（摻頁巖渣）﹥R標準稠度（摻礦渣）············①

R膠砂流動度（摻頁巖渣）﹥R膠砂流動度（摻底爐渣）﹥R膠砂流動度（摻礦渣）············②

①式表明條件相同時，混合材料品種對標準稠度影響最大的為底爐渣，其次為頁巖渣，影響最小的是礦渣;

②式表明混合材料品種對膠砂流動度影響最大的為頁巖渣，其次為底爐渣，影響最小的是礦渣。

3﹒2混合材料比面積對標準稠度、膠砂流動度的影響

從表9可見，混合材料比面積不同時水泥的標準稠度、膠砂流動度極差R從大到小排列為：

R標準稠度（頁巖渣比面積）﹥R標準稠度（底爐渣比面積）﹥R標準稠度（礦渣比面積）············③

R膠砂流動度（頁巖渣比面積）﹥R膠砂流動度（底爐渣比面積）﹥R膠砂流動度（礦渣比面積）············④

③、④式中表明混合材料比面積、標準稠度對膠砂流動度影響最大的是頁巖渣比面積，其次是底爐渣，影響最小的是礦渣;且均隨著混合材料比面積增大，標準稠度需水量也隨之增大，而膠砂流動度則減少。這是因為混合材料磨得越細，顆粒比面積越大，與水接觸面積就越大，水化也越快，因此，需水量也在增加，膠砂流動度則相對減少。

3﹒3混合材料的摻入量對標準稠度、膠砂流動度的影響

從表9可見，混合材料的摻入量不同時水泥的標準稠度、膠砂流動度極差R從大到小排列為：

R標準稠度（底爐渣比面積）﹥R標準稠度（頁巖渣比面積）﹥R標準稠度（礦渣比面積）············⑤

R膠砂流動度（頁巖渣比面積）﹥R膠砂流動度（底爐渣比面積）﹥R膠砂流動度（礦渣比面積）············⑥

⑤式中表眀：混合材料摻量對標準稠度影響大最的是頁巖渣摻量，其次是底爐渣，影響最小的是礦渣。而頁巖渣、底爐渣隨著摻量增加，標準稠度需水量也增加，這是因為頁巖渣，底爐渣本身需水量是很大的，因而隨著摻入量的增加，需水性也增大，而礦渣隨著摻入量的增加，填充的熟料顆粒之間孔隙增多，排岀孔隙水增多，因此需水量少。

⑥式中表明：混合材料摻量對膠砂流動度影響最大的是頁巖渣摻量其次是底爐渣，影響最小的是礦渣，而且隨著混合材料摻量增大，膠砂流動度則增大，這是因為頁巖渣、底爐渣均屬火山灰性混合材料，除本身需水性較大外，自身均有一定塑性粘度，特別是頁巖渣，其塑性粘度更大，這就影響了其膠砂流動度的大小。

4﹒結論

（1）頁巖、底爐渣、礦渣三種混合材料對普通酸鹽水泥需水性都有影響，其中頁巖渣對水泥需水性影響最大，其次是底爐查，礦渣影響最小;

（2）隨著頁巖渣、底爐渣、礦渣比面積增長，水泥膠砂流動度減小;

（3）隨著頁巖渣、底爐渣、礦渣的摻量增大，其水泥標準稠度需水量增大，但摻礦渣的水泥標準稠度需水量則相對較小;隨著頁巖渣、底爐渣的摻量增大其膠砂流動度減小，而礦渣的摻量增大其膠砂流動度則增大;

（4）熟料+石膏+礦渣粉磨后可制得需水量低而流動度大的普通硅酸鹽水泥，以滿足建筑工程的需要。

參考文獻：

[1]汪瀾，《水泥工程師手冊》，中國建材工業出版社，1998年1月;

[2]李明豫，丁衛東，《地方水泥企業化驗室工作手冊》，中國工業出版社，1994年10月;

[3]金良超，《優化試驗》，國防工業出版社，1988年7月。

作者簡介：黃寧康，男，1964.11，廣西理工職業技術學校高級講師，研究方向：建筑材料研究。