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波特兰石灰石水泥的优化

除了更低的生产成本和CO2排放量,波特兰石灰石水泥还具有水泥和混凝土性能及可控强度方面的优势。其中有一最重要的控制点,即必须使用水泥添加剂去搭配适量的石灰石,这样才能确保上述收益。

生产波特兰石灰石水泥时,需要考虑以下因素。

  • 使用石灰石等水泥辅助材料时,应遵守合规标准和操作规范。例如,按照欧洲标准EN 197-1,石灰石需要满足对应的CaCO3纯度标准 (> 75%),不超过粘土含量限制(不超过1.20 g / 100g,基于亚甲蓝测试),且LL水泥和L水泥的总有机碳的质量含量分别不超过0.20%和0.50%。
  • 加入石灰石会对水泥研磨过程产生重大影响。石灰石会影响勃氏比表面积 (Blaine SSA)、水分带入量、研磨温度、磨机内部结皮、团聚、物料磨内停留时间(空隙填充率)、熟料研磨效率和水泥流动性等特征,会对研磨效率产生负面影响。通常石灰石含量每增加1%,就会使Blaine SSA增加5-8 m2/kg(恒定磨机kWh/t)。
  • 石灰石的量(及其对研磨过程的影响)会影响水泥性能。石灰石量的增加通常会导致粒度分布更宽,从而导致更高的Blaine值和残留物含量。这一点与较低的熟料比一起会对水泥的性能产生负面影响:包括早强发展、后期强度发展、长期耐久性和干水泥流动性。

降低石灰石影响的方法

通过降低磨机产量以提高整体水泥细度可在一定程度上缓解问题,但也仅限于此。如果石灰石含量高于5%,则含量每增加1%,28天砂浆强度就会降低0.75MPa。若通过减少磨机产量来提高水泥细度,则Blaine SSA每增加15-20m2 / kg(在恒定的粒度分布斜率下),强度能提高1MPa,相应的,磨机产量会降低约7-10%。鉴于以上数据,单纯依靠降低磨机产量是无法抵消使用石灰石所造成的强度降低。

使用可增强强度的水泥添加剂能显著提升砂浆强度,是更有效的方法。比如强度增加5MPa,保持磨机产量保持不变的情况下,可增加7%左右的石灰石含量。鉴于高石灰石含量(>5%)会导致强度降低,选择合适的质量改进添加剂就很关键了。此外,选择合适的水泥添加剂还能抵消流动性、空隙填充率、包球和粒度分布的负面影响,该方法通常比减少磨机产量更经济,更具吸引力。

根据上述发现,建议在规划波特兰石灰石水泥生产时采取以下必要步骤:

  • 确定所需的水泥性能特征。
  • 根据物流和量确定所需的磨机产量。
  • 评估水泥添加剂技术。
  • 确定能满足水泥性能要求的最大石灰石量。

采取以上措施能大幅提高水泥质量,降低水泥生产成本,最大限度减少CO2排放量。

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