利用陶土和砂岩生产P.O42.5低碱水泥
引言
低碱水泥是当今建筑行业普遍关注的一种能抑制碱集料反应，增强工程耐久性的主体材料。一般情况下，把水泥中碱含量小于0.60%的水泥称为低碱水泥。
碱集料反应是破坏混凝土耐久性的主要因素。半个世纪以来，碱集料反应破坏已在全球范围内造成巨大损失。全世界因混凝土丧失耐久性造成的经济损失和社会损失十分巨大，每年的修复和重建费用高达百亿甚至上千亿美元。我国上世界90年代末才确认碱集料反应对工程破坏的实例。在混凝土耐久性和碱集料反应方面认识程度距国外差距较大。但是我国地质复杂，活性集料分布广泛，水泥中碱含量偏高，如不注重碱集料反应的破坏性，若干年后，中国很可能是遭受碱集料破坏最严重的国家之一。为了防止和抑制碱集料反应的破坏，工程上主要从材料角度加以控制，一是减少使用集料中活性成分的含量，二是控制水泥中碱含量的最低限。可见，重点工程使用低碱水泥是今后的发展方向和趋势。
一、生产低碱水泥的必要性
我公司自投产以来，生产的P.C32.5R级、P.O42.5级、P.II52.5级水泥不仅质量稳定，富裕强度充足，而且具有外观色泽好等特点。产品自投放市场以来深受用户欢迎，大量用于兰渝铁路、武灌高速公路、成武高速、十天高速等国家重点工程的建设。随着渭武高速、徽两高速、成州机场的开工建设，提出了对低碱水泥的需求，为了抢抓这一历史机遇，拓展水泥生产品种，填补区域空白，决定生产低碱水泥。
二、低碱水泥工艺
方案
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的确定
由于公司地处陇南，配料所用硅质原料为本地粘土，其碱含量在3.0%左右，无法满足低碱水泥熟料配料要求，为了能就近找到代替粘土的硅、铝质原料，确保生产低碱水泥取得成功，公司先后到西和、徽县、成县、天水各地分别对当地的陶土、砂岩、铅锌尾矿、页岩、采矿废石进行了取样验证。根据公司工艺实际，经反复计算、论证，确定了以石灰石、红砂岩、陶土、尾铁矿四组分配料生产低碱水泥熟料的方案。
各种配料原料及煤灰化学成分如下
表
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：
原料名称
水分
Loss
SiO2
AI2O3
Fe2O3
CaO
MgO
R2O
合计
其他原材料碱含量如下表：
原料名称
混合材用石灰石
天然石膏
脱硫石膏
备注
碱含量（R2O)
0.17
0.66
0.13
设计低碱熟料配料方案是：KH=0.890±0.02，n=2.80±0.10，p=1.50±0.10，熟料热耗为3700KJ/Kg-熟料，经配料计算所得各种原料的干、湿基配比为：
原料名称
干基配比（%）
湿基配比（%）
石灰石
81.2
80.2
红砂岩
8.3
8.5
尾铁矿
7.0
7.5
陶 土
3.5
3.8
三、生产工艺
措施
《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施
为保证出磨生料成分均匀稳定和出窑熟料质量，采取了以下工艺管理措施：
1）严格控制进厂红砂岩、陶土水分，分区单独堆放，严禁与其它原材材料混料。
2）由于陶土、尾铁矿水分偏高，出入库困难，易造成出磨生料质量波动，加之砂岩中SiO2高，陶土中AI2O3偏高，配料过程中出现断料，为确保配料准确性，为水泥窑煅烧创造有利条件，采取了以下控制措施：一是在调配库底安排了三名专职捅料工，出现堵料及时处理；二是加强各组配料原料的下料巡检监督；三是要求立磨中控操作员时刻关注各配料组分的供给量，出现断料时及时联系处理，断料超过10分钟时立即止料；四是质量调度经常到调配库底观察各组分的供量情况，发现断料时及时联系处理；五是在生产过程中质量调度与中控立磨操作员密切配合，根据各原料的质量变化情况，加大检验频次，随时取瞬间样检验，及时调整配比，保证了出磨生料质量稳定，
3）由于使用了高硅、高铝原料，配料过程中难免出现波动，为使出窑熟料游离氧化钙控制在1.0%以下，在生产过程中，要求水泥窑操作员精心操作，稳定窑系统参数，着力提高二、三次风温，提高煤粉燃烧速率和煤粉燃烬率，合理控制烧成温度，减少飞沙料，整个生产过程水泥窑煅烧稳定，生产正常。
四、生产数据
分析
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1）低碱水泥熟料生产数据
生料化学成分见表1：
生料化学成分（%））
生料率值
Loss
SiO2
A12O3
Fe2O3
CaO
MgO
R2O
KH
SM
IM
35.94
14.08
3.10
1.92
43.68
0.74
0.42
0.961
2.80
1.61
出窑熟料化学成分见表2：
熟料化学成份（％）
Loss
SiO2
A12O3
Fe2O3
CaO
MgO
f-CaO
R2O
0.31
22.99
4.83
3.34
66.21
1.19
1.28
0.55
出窑熟料三率值及矿物组成见表3：
熟料三率值及矿物组
KH
KH-
SM
IM
C3S
C2S
C3A
C4AF
0.886
0.867
2.81
1.45
52.39
26.42
7.15
10.15
熟料物理性能见表4：
打磨时间（min）
细 度 (%)
比表面积(㎡/㎏)
SO3 (%)
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
稠度（%）
凝结时间(min)
安定性
强度(MPa)
抗折强度
抗压强度
从以上数据看出，公司生产的低水泥熟料化学成分合理，熟料三率值及矿物组成较为理想，熟料物理性能正常，碱含量平均为0.55%，满足标准，可用于生产低碱水泥。
2）低碱水泥生产数据
公司采用纯石灰石作为混合材，脱硫石膏和临潭天然石膏按3:2的混合料作为缓凝剂，组织生产了P.O42.5级低碱普通硅酸水泥。
水泥配料如下表：
出磨水泥物理性能及部分品质指标如下表：
由上表数据看出，公司生产的低碱P.O42.5级水泥碱含量平均为0.53%，小于低碱水泥中碱含量≤0.60%的标准要求，且物理性能正常， 3d抗折强度为5.6MPa，抗压强度为25.6MPa，28d抗压强度平均达到52.4MPa，可满足国家标准要求，试生产低碱水泥取得了成功。
五、成本分析
各种原材料价格如下表：
经计算，将低碱水泥与普通水泥成本对比如下：
从以上数据看出，低碱生料吨成本上升14.66元/吨，低碱熟料吨成本上升23.74元/吨，低碱P.O42.5级水泥吨成本上升17.54元/吨。普通P.O42.5级平均售价260元/吨，低碱P.O42.5级水泥平均售价400元/吨，减去成本上升因素，每吨可产生经济效益122.46元，效益可观，同时填补了区域内低碱水泥空白，为公司今后的发展以及提高产品市场占有率具有十分重要的积极意义。同时，在原材料的分析、验证、配料过程中积累了大量的原始数据，为公司今后生产特种水泥奠定了坚实的基础。
二0一六年四月二十八日
浙公网安备 33021202002483