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& 矿粉在混凝土中的应用
矿粉在混凝土中的应用
核心提示：摘要：混凝土是当今用量最大的一种建筑材料，随着城市建设的发展和施工水平的提高，对混凝土的品质指标和经济指标提出了越来越高的要求。磨细矿渣粉作为混凝土的一种 摘要：是当今用量最大的一种建筑材料，随着城市建设的发展和施工水平的提高，对商品混凝土的品质指标和经济指标提出了越来越高的要求。磨细矿渣粉作为商品混凝土的一种重要掺合料越来越被人们所重视。本文主要研究磨细矿渣粉应用商品混凝土中对商品混凝土性能产生的改变。 关键词：磨细矿渣粉商品混凝土意义标准 一、 矿粉的现状 高性能商品混凝土的研究和应用成为当前国际上的热点，人们不但要求商品混凝土的强度能够达到要求，而且希望它有很好的耐久性能。继化学在商品混凝土工程上普遍应用以后，活性矿物掺合料日益在国内外材料与工程界引起广泛的关注，甚至将之称为继、细骨料、粗骨料、水、外加剂之后的第六组分。 矿物细掺料基本可分为以下四类： 1、 有胶凝性（或称潜在活性）的。如气硬性石灰、钢渣等。 2、 有火山灰性的。火山灰是指其本身并不具备有或只有极小的胶凝性，但其粉末态物质能与Ca（OH）2和水在常温条件下产生水化反应而生成具有胶凝性的水化产物，例如粉煤灰。 3、 同时具有胶凝性和火山灰性的。如高钙粉煤灰或增钙液态渣、粒化高炉矿渣等。 4、 其他未包括在上述三类中的本身具有一定化学反应的材料。如磨细石灰岩、白云岩以及各种硅质岩石的产物，这类材料过去一直被看作是惰性的物质。 分别属于这四类的矿物掺合料有多种，综合各种因素较为理想的活性矿物掺合料当属粒化高炉矿渣粉。矿渣粉因其产量大，质量较为稳定，环保以及成本低等特点，近几十年在水泥与商品混凝土中应用取得了很大的进展。 二、矿粉应用的重要意义 矿粉作为商品混凝土的掺合料，不仅能等量取代水泥，取得良好的经济效益，而且还能显著地改善和提高商品混凝土的综合性能，如改善商品混凝土的工作性，降低水化热的温升，改善商品混凝土的内部结构，提高商品混凝土的抗腐蚀能力和耐久性，增长商品混凝土的后期强度等等。由于矿粉能很好地改善商品混凝土的性能，国外有的学者将之称为辅助胶凝材料，不仅可将矿粉作为组分材料来配制高强、高性能商品混凝土，也可用其生产中强商品混凝土，大体积商品混凝土以及处于严酷环境下对耐久性有特殊要求的商品混凝土[1]。 矿渣用于水泥或者商品混凝土减少了胶结材料中水泥的用量，减少了由于生产水泥而导致的能源消耗，环境污染和土地资源浪费。据我国权威的商品混凝土专家预测，在未来的10-15年内，国内完全可以用1.6-1.7亿吨矿粉替代1.6-1.7亿吨水泥熟料，这样可大大改善大气环境，减少粉尘、CO2,NOx,SO2的排放量约1.58亿吨/年，节约石灰石资源2.6亿吨，电能350亿kwh，标煤1800万吨，矿粉的应用体现了水泥和商品混凝土的绿色含量和可持续性发展的战略思想[3]。 随着工程建设的发展和施工技术水平的提高，对商品混凝土提出了更高的要求，应运而生的高性能商品混凝土工作性和耐久性的主要技术路线。如矿粉替代水泥后降低单体积商品混凝土中胶结料的水化热的总量和延缓放热速率，减少大体积商品混凝土的温升裂缝，可以降低由于水化热引起的温度变化所引发的开裂。在有硫酸盐侵蚀的环境下，掺有活性矿物掺合料的商品混凝土，抗硫酸盐侵蚀的性能显著提高。另外，掺矿粉的商品混凝土密实度高，自由含水量低，在冻融交替的条件下，商品混凝土的抗冻性能也得到了大幅度的提高。 矿粉的应用除了在上述两方面的意义之外，还有很好的经济价值，矿粉作为商品混凝土的掺合物，能够在一定程度上提高商品混凝土的性能，延长了商品混凝土的寿命，减少了维修及重建所需的大额费用。另外，矿粉的应用，减少了商品混凝土中水泥的用量，是商品混凝土册成本降低了10%―15%。 三、 矿粉的应用标准
四、 长治地区的基本情况 长治地区向社会供应的矿粉多为长治钢铁集团公司的矿粉，长治钢铁集团是生产建筑用线、棒材料为主，运转5座高炉，现场矿渣水淬池共三个，其中4?、5?高炉共用一池,3?、7?高炉共用一池，6?高炉单独用一池。长钢高炉入炉铁矿品位比较高，钢渣比较高，现年生产50万吨矿渣，大部分矿渣以水淬方式排出，活性较高。 长钢高炉矿渣排渣的2个渣池，生产的两种高炉水淬矿渣均为灰白色，含有约为5-10%的黑色多孔粒状或块状的物料。80%为3mm以下。其化学成份见下表1，与国内其他炼铁矿渣相比，长钢矿渣的Cao、SiO2含量低，Al2O3含量高。 成份 SiO2 Fe2O3 FeO TiO2 Al2O3 CaO MgO MnO2 K2O SO3 Clˉ 含量% 31.29 1.5 3.5 0.81 15.17 36.5 6.61 0.27 0.9 0.4 0.06 表1：粒化高炉矿渣化学成份 根据矿渣的化学成份，计算质量指标： 水硬性系数b=（CaO+MgO+Al2O3）/SiO2=(36.5+6.61+15.17)/31.29 =1.86>1 碱性系数M0=( CaO+MgO)/( SiO2+ Al2O3)=(36.5+6.61)/(31.29+15.17) =0.928<1酸性 质量系数K=( CaO+MgO+Al2O3)/( SiO2+MnO2+TiO2) =(36.5+6.61+15.17)/(31.29+0.27+0.61) =1.81>1.6为优等品
由矿渣的质量指标可看出，长钢水淬高炉矿渣呈酸性，水硬性系数1.86，质量系数1.81，但长钢矿渣中慢冷黑块含量多，约占质量比例的5%，制成粉体外观颜色白度较低。 长钢矿粉为S75级矿粉，其物理性能指标见表2。 比表面积 密度 烧失量 流动度比 活性指数 m2/kg g/cm3 % % 7d 28d 436 2.90 0.38 100 56 77 表2：长钢矿粉物理性能指标 五、 矿粉配制商品混凝土的应用 1、 试验用原材料： 1） 矿粉：采用长钢集团生产的矿渣粉，S75级，其物理性能指标见表2。 2） 水泥：P.O42.5级山西水泥厂生产的晋牌水泥，其性能见表3。 标准稠度用水量% 安定性 抗折强度/MPa 抗压强度/MPa
3d 28d 3d 28d 26.0 合格 5.8 9.0 32.4 50.1 表3：水泥性能参数 3） 细骨料：产地：河北临城砂，其主要性能见表4。 细度磨数 含泥量/% 泥块含量/% 表观密度/kg/m3 2.7 0.5 0 2690 表4：细骨料性能参数 4） 粗骨料：产地：壶关5-25mm连续级配碎石，其主要性能见表5。 含泥量/% 泥块含量/% 压碎指标/% 针片状含量/% 表观密度/kg/m3 0.2 0 90 5.1 2710 表5：粗骨料性能参数
5） 粉煤灰：Ⅱ级，其主要性能见表6。 细度/% 需水量比/% 烧失量/% 安定性 10 95 2.0 合格 表6：粉煤灰主要性能指标 6） 外加剂：太原砼钰外加剂厂生产的TY-D型高效减水剂，掺量为3.0%时，其主要性能指标见表7。 减水率/% 泌水率比/% 含气量/% 抗压强度（与空白）比
3d 7d 28d 20.4 65 2.0 145 136 130 表 7：外加剂主要性能指标 2、 试验方法 1） 配合比参照JGJ55-200《普通商品混凝土配合比设计规程》进行。 2） 商品混凝土拌合物坍落度采用GB/T《普通商品混凝土拌合物性能试验标准》进行。 3） 商品混凝土抗压强度测定采用GB/T《普通商品混凝土力学性能试验方法标准》进行。
3、 试验方案 配制强度等级为C40，拌合物初始坍落度为180-220mm的商品混凝土，在单掺矿粉及复掺粉煤灰和矿粉的情况下，等量取代，观察随着掺量的变化而商品混凝土拌合物及硬化商品混凝土的基本性能的变化。 4、 试验数据 拌制商品混凝土配合比见下表8，拌合物及硬化商品混凝土物理性能见表9。
表8：商品混凝土配合比
编号 拌合物坍落度/mm 抗压强度/MPa
表9：拌合物及硬化商品混凝土物理性能 5、 试验结果分析 1） 在商品混凝土坍落度基本保持不变的条件下，单掺矿粉当掺量小于40%时，可降低商品混凝土的单位用水量。复掺矿粉和粉煤灰当掺量小于40时也可降低用水量。 2） 掺入矿粉和粉煤灰，商品混凝土拌合物坍落度损失会减小，且随着掺量的增大，坍落度损失减小更明显。 3） 商品混凝土单掺矿粉或复掺矿粉和粉煤灰后，商品混凝土早期强度都相应降低，且随着掺量的增加降低的越多。后期强度，单掺矿粉掺量在30%-40%之间时提高幅度最大，当掺量大于40%后，提高幅度减小。 六、 结论 1、 使用球磨矿粉时应加强检测，严格控制矿粉细度，大型立磨矿渣粉生产线的矿粉细度均控制在400-500m2/kg的范围内，长钢矿粉其先进的生产工艺，矿粉的细度比较稳定。而球磨矿粉的细度较难达到400m2/kg以上，也难以长期稳定。一旦矿粉细度大幅度降低，会给商品混凝土带来很多问题。如：粘聚性下降，出现离析和泌水；凝结时间延长；早期强度降低，甚至28d强度也会不同程度降低等。因此，在使用球磨矿粉时应加强检测，严格控制细度。 2、 注意矿粉的掺量，单掺矿粉时，常以小于40%为宜，大体积商品混凝土可增至50%，以达到降低水化热的目的。复掺时，总取代量不宜超过50%，粉煤灰控制在20%以内，矿粉控制在30%以内。 3、 注意矿粉（或矿粉和粉煤灰复掺）商品混凝土的养护。当养护温度适宜，湿度较大时，商品混凝土中水份蒸发少，水化充分，孔隙率及孔隙尺寸减小，同时由于水化产物阻隔了水分子的通道，使得开口孔隙数量减小。可发挥“储备”作用的闭合孔数量增加， 同时，建立良好的养护制度有利于提高商品混凝土的抗冻性能。矿粉（或矿粉和粉煤灰复掺）商品混凝土，对养护条件的要求更为苛刻，因此，商品混凝土施工方应确保商品混凝土的养护条件，在矿粉及矿粉和粉煤灰复合掺加的情况下，更需要加强养护，只有充分养护才能发挥掺合料的作用。 4、 注意调整商品混凝土的凝结时间，掺加矿粉的商品混凝土的凝结时间与不掺矿粉的不同商品混凝土的凝结时间相比，具有一定的缓凝效果，商品混凝土的初凝，终凝时间比基准商品混凝土推迟1-2.5h，因此，配制商品混凝土时应调整商品混凝土配合比，控制商品混凝土中矿渣粉掺量和使用早强型减水剂。而夏季施工时，可适当增加矿粉含量以延长商品混凝土的凝结时间。 5、 注意商品混凝土用水量的调整，矿粉与高效减水剂复合使用时，具有辅助减水的功能，与只掺高效减水剂的普通商品混凝土相比，在保证商品混凝土初始坍落度相同的情况下，可减少用水量。 参考文献： 1 张承志.商品商品混凝土[M]，北京：化学工业出版社，2006.6 2 GB/T，用于水泥和砼中粒化高炉矿渣粉[S]. 3刘秉京，商品混凝土技术[M],北京：人民交通出版社，2004.3 4 JGJ55-2000,《普通商品混凝土配合比设计规程》[S].
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
微信“扫一扫”资讯全知晓如果你确信是矿粉和水泥反了，而不是粉煤灰和水泥反了的话。凝结时间是延长了，但不会不凝的。不要直接往路面上洒水泥，会造成起皮的。关键还是和施工队沟通，看如果可以不考虑标高的情况下，能不能在上面再打一层。现在这层只能当垫层了。用的什么矿粉？75,95，还是105的。其实我们低标号混凝土如果在矿粉105级活性指数好的情况下，我们完全用矿粉取代水泥也没问题。具体试配出来强度也满足设计条件。你放心，一定会凝的，就时间长点。你先和施工队沟通一下，看看他们的想法。
325水泥可以配C25、C30混凝土,更高标号的混凝土要用到标号更高的水泥。###c25混凝土用32.5的普硅就好了,因为混凝土强度取水泥强度的0.8,所以使用32.5的水泥配置C30,另外,混凝土的强度和多方面有关,也并不是水泥标号越高就越好。
C25混凝土配合比 水泥 ：水 ：砂 ： 碎石 372 ：175 ：593 ： 1260 1 ：0.47 ：1.59 ： 3.39 扩展：C20 混凝土配合比水 ： 水泥 ：砂 ：石子175kg：343kg ： 621kg： 1261kg 0.51： 1 ： 1.81 ：3.68 C30 混凝土配合比水 ： 水泥 ：砂 ：石子175kg：461kg：512kg：1252kg 0.38 ： 1 ： 1.11 ：2.72
于强度等级为C25，中砂102公斤，碎石176公斤，厚0，每平方米约需325#水泥70.5公斤.15米的水泥硬化层
凝固以后会
C15混凝土比重一般在2.3吨/m3 ,是钢筋混凝土的还会重一些.一般按2.5吨/m3,混凝土的强度等级是指混凝土的抗压强度。混凝土的强度等级应以混凝土立方体抗压强度标准值划分。采用符号C与立方体抗压强度标准值(以N/mm^2;或 MPa计)表示。
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据有关数据显示，近十年间，世界水泥强国德国、瑞士等国的水泥行业呈现水泥强度上升，熟料用量下降的总趋势。未来德国水泥发展趋势仍然是传统硅酸盐水泥被大量掺加矿渣、粉煤灰、烧结页岩、火山灰、石灰石的II型等较低熟料掺量的水泥品种所取代。同样，早在2000年我国也颁布实施了《用于水泥和混凝土中的粒化高炉渣微粉》国家标准，近年来，在建材行业的“十二五”规划中更加明确提出要大力推广矿渣、钢渣、镍渣等固体废弃物的二次利用，鼓励综合利用矿渣、粉煤灰等大宗工业废弃物生产水泥等产品，该项举措也符合国际水泥行业的发展趋势。
矿渣微粉已成大型水泥企业的必备混合材
部分替代熟料后
部分替代水泥后
矿渣微粉是一种性能优越的混凝土掺合料，在水泥生产中掺入矿渣粉能提高水泥28D强度15%--20%，配置42.5级别的水泥;在混凝土生产中掺入矿渣粉可取代10～50%的水泥，配置C20～C60混凝土，已经成为建材行业降低水泥成本的重要举措。
目前，唐山冀东水泥、河南孟电水泥等多家大型水泥厂都在使用矿渣粉作为水泥混合材，并在大幅降低生产成本、提高水泥综合性能和混凝土后期强度等方面取得了良好的效果。
立磨机：矿渣微粉生产的选择
立磨机与球磨机工艺对比
系统电耗(kWh/t)
可烘干水分(%)
10(单独烘干)
20(磨内烘干)
对粒度的适应性
影响运转率主要原因
运行一定周期要倒球清除铁渣
压辊及盘衬磨损后修复
具有显著节能效果的立磨机必将替代粉磨能耗过大的球磨机
一条年产60万吨的立磨系统比球磨系统年节能：42kWh/t X 60万吨= 2520万kWh
立磨粉磨系统占地面积约为球磨机系统的70%，降低安装土建费用
立磨机与球磨机系统相比，在矿粉金属的回收方面具有明显优势，立磨吨矿粉金属回收率为0.2-0.3%，球磨机为0；以一条年产60万吨矿粉线来算，可回收废铁约吨/年
比球磨机生产的矿粉粒径分布均匀、流动性好
立磨系统矿粉比表面积为430m?/kg，矿粉28天活性能达到最大发挥
从河南孟电实验数据得知，掺入矿粉可提高水泥28D强度15%-20%
1.立磨粉磨系统在降低生产成本、节能减耗、矿粉品质等方面，均优于球磨系统。2.立磨粉磨系统生产出的矿粉产品将在品质与价格方面完胜球磨系统生产的矿粉，其矿粉巨大的竞争优势将成为水泥厂、搅拌站等采购商选择的产品。
【长城机械矿粉线生产流程示意图】
湿矿渣储存及输送：湿矿渣由汽车运输进厂，经卸料斗、胶带输送机入矿渣堆棚储存，出料由铲车取料，经受料斗、定量给料机计量后由胶带输送机直接输送至矿渣立磨机，在胶带输送机上设置电磁除铁器除铁。矿渣粉磨及储存：湿矿渣经定量给料称计量后由胶带输送机直接送入辊式磨喂料口，经烘干兼粉磨后的矿渣微粉经长袋脉冲除尘器收集后由空气输送斜槽、提升机输送进入矿渣粉库。立磨吐渣经胶带输送机、斗式提升机重新喂入立磨喂料口，在吐渣胶带输送机上设置电磁除铁器进行除铁。气象脉冲布袋除尘器的排放浓度≤200mg/Nm?。粉磨、烘干过程所需要的热源由设置在磨前的燃煤热风炉提供。
【长城矿渣立磨工艺的三大独特优势】
系统电耗不超过43kWh/t，符合国家节能减排，降低生产费用
引进日本宇部UBE立磨技术，性能稳定，产量高，占地面积小
优化研磨方式，拥有良好比表面积和颗粒级配，使矿渣最大限度发挥活性
矿渣立磨技术参数表
磨盘直径D(mm)
磨辊中径d(mm)
标准装机功率P(kW)
标准能力Q(t/h)
长城机械年产60万吨矿渣微粉生产线3年回收全部投资成本
新乡长城机械年产60万吨矿粉生产线运行参数
设计产量(t/h)
实际产量(t/h)
成品细度(m?/Kg)
单机电耗(kWh/t)
系统电耗(kWh/t)
吨矿粉金属回收率(%)
该矿粉生产线采用全封闭设计，绿色环保，截至2013年底，整个系统运行稳定，未出现任何故障。长城机械热烈欢迎广大客户到厂参观考察，我们会以优质的服务和先进的设备为您创造财富。
咨询电话：400-108-6668
【投资回报表】
原材料成本
生产费用(包括工资、电费、燃煤、维护管理费、销售费用等)
市场销售价
30×60万=1800万
2年10个月回收全部投资（目前处于纯盈利状态）
矿渣粉质量
比表面积达到
7d活性指数
可达到100%左右
达到矿渣微粉国家标准S95级以上
产品销售地区
新乡、商丘、许昌等地
【长城机械年产60万吨矿粉质量检验报告】
河南建院建筑材料检验有限公司
检验单位地址
郑州市红旗路34号（河南建筑材料研究设计院）
用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉
新乡市长城矿粉有限公司
委托单位地址
新乡市辉县孟庄镇高村南·
新乡市长城矿粉有限公司
密度、比表面积、活性指数、流动度比、含水量、三氯化硫、氯离子、烧失量
所检项目合格
长城机械40余条矿粉生产线案例展示
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上海宝钢宁波新型建材科技有限公司年产150万吨矿渣/钢渣生产线
广东年产2×60万吨矿粉/100万吨水泥生产线
孟电年产100万吨矿粉、150万吨水泥的GRMS53.41矿渣、水泥立磨主机
长城机械年产60万吨矿渣微粉示范培训基地
新乡新星年产60万吨矿渣微粉生产线
河北辛集年产60万吨矿渣微粉生产线
卫辉春江GRMS46.41矿渣微粉生产线
辽宁东港年产45万吨矿渣微粉生产线
河南许昌年产30万吨镍渣微粉生产线
新乡新星年产30万吨矿粉生产线
黄骅世鑫年产30万吨矿渣微粉总承包
新乡瑞丰年产30万吨矿粉线
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年产30万吨矿渣/钢渣生产线
年产45万吨矿渣/钢渣生产线
年产60万吨矿渣/钢渣生产线
年产100万吨矿渣/钢渣生产线
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