寧波鄞州525水泥,寧波鄞州625水泥,寧波鄞州水泥廠家
磷酸鎂水泥 (MPC) 是由重?zé)趸V和磷酸鹽為主要材料，外加緩凝劑（如硼酸 ,STP ）及礦物摻合料（如粉煤灰）等按照
一定比例混合，通過酸堿中和反應(yīng)及物理作用而形成的新型膠凝材料 [1, 2] 。與傳統(tǒng)波特蘭水泥相比， MPC 優(yōu)點(diǎn)如下 [3,4] : 快速
凝結(jié)硬化、早期強(qiáng)度高、粘結(jié)強(qiáng)度高、低溫下凝結(jié)硬化快以及體積變形小。因此， MPC 主要被廣泛應(yīng)用于快速修復(fù)橋梁，
公路和機(jī)場跑道，放射性廢物固化穩(wěn)定等領(lǐng)域 [4-6] 方面。但是， MPC 水穩(wěn)定性較差，阻礙了其進(jìn)一步應(yīng)用。
李東旭等 [7] 研究發(fā)現(xiàn)磷酸鹽含量對(duì)磷酸鎂水泥耐水性有重要影響 , 磷酸鎂水泥中氧化鎂與磷酸鹽含量比值越高，耐水性
0 引言
入 窯 煤 粉 的 品 質(zhì)（水 分 和 細(xì) 度）影 響 窯 爐 系 統(tǒng) 的運(yùn)行 ，實(shí)際 生產(chǎn) 中某些 水 泥 熟 料 線 使 用 的 原 煤 內(nèi)水偏 高，由 于煤 的內(nèi)水 是 很 難 烘 干 的， 高 內(nèi) 水 的煤粉 入窯嚴(yán) 重影 響燒成 系 統(tǒng) 熱 耗 、 熟 料 質(zhì) 量 和
系統(tǒng)的 穩(wěn)定運(yùn) 行。表 1 為 某 水 泥 熟 料 線 項(xiàng) 目 使 用 的煤樣工業(yè)分析結(jié)果，原煤全水為 25%~35% ，內(nèi) 水 6.2%~20% ，揮 發(fā) 分 38%~40% ， 為 高 水 份、 高
揮發(fā)份 煤樣。 由于 煤的內(nèi) 水 是 很 難 烘 干 的， 高 內(nèi) 水的煤 粉入窯 嚴(yán)重 影響燒 成 系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定 運(yùn) 行。 本 文針對(duì) 這一問 題， 從多角 度 系 統(tǒng) 地 闡 述 煤 內(nèi) 水 偏 高對(duì) 水 泥 熟 料 生 產(chǎn) 線 燒 成 系 統(tǒng) 的 影 響 。
表 1 某項(xiàng)目煤樣工業(yè)分析 結(jié)果
樣品
寧波鄞州525水泥,寧波鄞州625水泥,寧波鄞州水泥廠家
/(kcal/kg)
最 大 值 35 20 3.5 38 - 0.1 5 200 - 最小值 25 6.2 10.2 40 43.6 1.10 6257 - 平均值 30 11.4 8.0 42.5 37.8 0.68 5 645 5 000
1 原 煤 中 水 份 分類 及 測 定 方 法 [1]
1.1 原煤中水份分類 1.1.1 按照結(jié)合狀態(tài)
原 煤中的 水 份 根 據(jù) 其 結(jié) 合 狀 態(tài) ， 可 以 分 為 游
離態(tài)水和化合態(tài)水（ 即 結(jié) 晶 水） 兩大類 。
（ 1 ） 游 離 水 是 以 物 理 吸 附 方 式 或 者 吸 著 方 式
與 煤 結(jié) 合 一 起 的 ， 一 定 條 件 下 比 較 容 易 脫 除 ；
（ 2 ） 化 合 水 是 以 化 合 方 式 同 煤 中 的 礦 物 質(zhì) 結(jié)
合的水， 他 是 礦物晶格 的一 部 分，這 部 分水 較 難以
脫除 。 例如 高 嶺土 （ Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O ）中的結(jié) 晶 水。
1.1.2 游離水按照其存在狀態(tài)分類
分 為 外 水和 內(nèi) 水 ， 實(shí) 際 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 ， 煤 的 工
業(yè)分析一 般只測 定游離水（ 即只測 定 外 水和內(nèi)水）。
（ 1 ） 煤 的 外 水 ： 指 吸 附 在 煤 的 顆 粒 表 面 ， 這
部 分 水 份 不 在 毛 細(xì) 孔 中 ， 在 實(shí) 際 工 業(yè) 分 析 測 定 中 指 的是 分析 煤樣 通 過破 碎 一 定 粒 度 后 ， 達(dá) 到 空 氣 干 燥 狀態(tài)（ 空 干 基 ） 失去 的 那部 分水。
（ 2 ） 煤 的 內(nèi) 水 ： 煤 炭 顆 粒 內(nèi) 部 有 大 量 的 毛 細(xì)
寧波鄞州525水泥,寧波鄞州625水泥,寧波鄞州水泥廠家
管孔 ， 煤中 有部 分 水分 吸附 或 凝 聚 在 這 些 毛 細(xì) 孔 中， 即 使煤 樣 達(dá)到 空 干 基 狀 態(tài) 下 ， 這 部 份 水 任 然 不能脫 除掉 ， 依然 保留 下來 ， 稱 這 部 分 水 為 煤 的 內(nèi)水。
（ 3 ） 煤 中 的 外 水 和 內(nèi) 水 之 和 即 工 業(yè) 分 析 中 煤
的全水分。
1.2 原煤中水分測定方法
煤中水分的 測 定實(shí)際 用的 是 間接 測 定 方 法 ， 即將已知 質(zhì)量的煤樣 放在 一定 溫 度 下 干 燥至恒 重， 以煤樣水分 蒸 發(fā) 后 質(zhì)量 損失計(jì)算 煤的水分。
1.2.1 全水（ Mt 或 Mar ）
收 到 煤 樣的 全 水 分 是 指 使 用 單 位 收 到 基 狀 態(tài) 下 煤的水分， 稱 為 收到基 水分（ 或 全水分），以 符號(hào)
Mar 或 Mt 表 示 。 測 定 方法如下：
（ 1 ） 煤樣 粒 度 ： 6mm 左右 （ 收到基 煤樣） ； （ 2 ） 試驗(yàn) 溫 度 105~110 益 ；
（ 3 ） 通 過 加 熱 至 恒 重 ， 根 據(jù) 前 后 質(zhì) 量 差 值 計(jì)
算 出 煤中全水 含 量。
1.2.2 內(nèi)水
在 一定 條件 下 ， 空 氣 干 燥 煤 樣 在 實(shí) 驗(yàn) 室 中 與 周圍環(huán)境濕 度 基 本 平衡時(shí)所含 的水分，以 符號(hào)
Mad 表 示 。 測 定 方法如下：
（ 1 ） 煤樣 粒 度 ： 0.2mm 左右 （ 空 干 基 煤樣） ；
-----------------------------------------------------Page 1-----------------------------------------------------
越好 ; 趙江濤 [6] 將粉煤灰應(yīng)用于磷酸鎂水泥中，發(fā)現(xiàn)粉煤灰中的部分金屬氧化物參與了反應(yīng) , 消耗了 MPC 漿體中的磷酸鹽以及
粉煤灰的摻入細(xì)化了孔結(jié)構(gòu) , 有效填充了微細(xì)孔 , 降低了孔隙率，因此提高了粉煤灰的耐水性；楊建明等 [8] 研究 發(fā)現(xiàn)磷酸鎂水
泥中摻適量水玻璃對(duì)磷酸鎂水泥漿體有增稠作用，可減少水滲入量并降低磷酸鹽溶解量，改善磷酸鎂水泥耐水性。
硅粉已被廣泛用于改善混凝土的性能，例如增加粘合強(qiáng)度（骨料 - 基質(zhì) / 混凝土 - 增強(qiáng)），耐磨性增加，滲透性降低，抗腐
蝕性增加化學(xué)品，增強(qiáng)鋼筋在混凝土中的耐腐蝕性，以及由于堿 - 硅反應(yīng)（ ASR ）現(xiàn)象引起的膨脹減少 [9-11] 。硅粉對(duì)波特蘭水
泥性能的改善效果與以下機(jī)理有關(guān) ; 孔徑的加固和基質(zhì)致密化，與游離石灰氧化鈣進(jìn)行反應(yīng)，以產(chǎn)生額外的水化產(chǎn)物，以及
對(duì)水泥聚集體的界面細(xì)化 [9 ， 12] 。
雖然微硅粉已經(jīng)被廣泛研究改善波特蘭水泥的性能，但是對(duì)于使用硅粉改善 MPC 的性質(zhì)缺乏研究。本文將微硅灰作為
礦物摻合料加入 MPC 水泥砂漿中，研究其對(duì)磷酸鎂水泥砂漿的改性效果，測試了凝結(jié)時(shí)間、水化熱、不同齡期的強(qiáng)度和耐
水性能指標(biāo)，并通過 XRD 和 SEM 對(duì)其改性機(jī)理進(jìn)行了分析。
1 原材料與實(shí)驗(yàn)
1.1 原材料與配比
磷酸鎂水泥由過燒鎂砂、磷酸二氫氨和添加劑按一定比例配制而成（如表 2 所示），配制后的 MPC 可以像普通波特蘭
水泥一樣直接使用。
微硅粉： Elkem 提供，其二氧化硅的含量達(dá)到 92.4% ，其顆粒粒徑約為 0.01-0.5um 。
表 1 為過燒鎂砂和微硅粉的化學(xué)成分；表 2 為具體配合比；
細(xì)集料：粒徑在 2.3mm-5.0mm 的破碎石英砂。
試驗(yàn)中使用的正磷酸二氫銨，三聚磷酸鈉和硼砂均為江蘇省吳江市精細(xì)化工廠提供的工業(yè)級(jí)原材料。
實(shí)驗(yàn)中固定水固比為 0.065 。
表 1 氧化鎂，粉煤灰和微硅粉的化學(xué)組成
Table 1 Chemical compositions of magnesia, SF and FA
名稱 MgO Al 2 O 3 SiO 2 P 2 O 3 CaO Fe 2 O 3 Na 2 O K 2 O SO 3 loss
過燒鎂砂 91.7 1.3 4.0 0.11 1.4 1.3 -- -- -- --
微硅粉 0.27 0.8 96.5 -- 0.91 0.5 -- -- -- 1.02 粉煤灰 1.8 25.8 54.9 8.7 6.9 0.3 0.1 0.6 0.2
表 2 MAPC 砂漿配合比
Table 2 Mix proportions of MAPC mortar mixtures
Group Mix proportions Mass ratio
FA/MgO P/MgO S/M STP/MgO B/MgO
M SF
SF 0 100 0 1/3 1/3 4/5 6% 4% SF 2.5 100 2.5 1/3 1/3 4/5 6% 4% SF 5.0 100 5 1/3 1/3 4/5 6% 4% SF 7.5 100 7.5 1/3 1/3 4/5 6% 4% M is MgO, N H 4 H 2 PO 4 and FA ; FA is fly ash ; P is N H 4 H 2 PO 4 ;S is sand ; Water-solid ratio is 0.065; B is borax.
-----------------------------------------------------Page 2-----------------------------------------------------
1.2 試樣制備與測試方法
首先按照比例將原材料進(jìn)行稱重混合，在攪拌機(jī)內(nèi)干粉攪拌一分鐘，再添加水?dāng)嚢枞昼姟嚢柰瓿珊罅⒓磳⒘姿徭V水
泥砂漿倒入絕熱模具中（絕緣試模尺寸為 40mm× 40mm×40mm ），利用電子溫度計(jì)每隔 10 分鐘記錄反應(yīng)溫度（環(huán)境溫度 15
±2 ℃ ，相對(duì)濕度 60 % ±5% ）。
磷酸鎂水泥凝結(jié)硬化較快而且初凝與終凝時(shí)間相隔較短，故使用維卡儀測定初凝時(shí)間作為凝結(jié)時(shí)間。按照《水泥膠砂流 動(dòng)度測定方法》 (GB /T2491-2005) 測定砂漿的流動(dòng)性。在 40 mm×40mm ×160mm 三聯(lián)模中成型砂漿，分別養(yǎng)護(hù)在室溫環(huán)境以
及水中，形成對(duì)比實(shí)驗(yàn)，探討微硅粉對(duì) MPC 水泥耐水性的影響。試樣測試齡期分別為 1 h ， 1 d ， 7 d ， 28 d ， 90d 。利用 MTS
伺服液壓試驗(yàn)機(jī)以 1 mm/min 的速度測量抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，為保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，每組測試三塊試塊，然后根據(jù)《 GB/T
25181-2010 》進(jìn)行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理。采用理學(xué) D8 DaVinci 型 X 射線粉末衍射儀測定試樣的物相成分 ; 利用美國 FEI 公司生產(chǎn)
Sirion 200 (SEM) 型掃描電鏡對(duì)試樣的形貌進(jìn)行觀察。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.1 凝結(jié)時(shí)間和小時(shí)強(qiáng)度
圖 1 為不同微硅粉含量的磷酸鎂水泥凝結(jié)時(shí)間和流動(dòng)度曲線。圖中 SF0 為不摻加微硅粉的基本組，其凝結(jié)時(shí)間與流動(dòng)
度分別為 12.5min 和 245mm ，當(dāng)微硅粉摻量分別為 2.5% ， 5% 和 7.5% 時(shí)，對(duì)應(yīng)的凝結(jié)時(shí)間分別為 11.3 min ， 9.8 min 和 8.5 min ，
凝結(jié)間縮短不大。流動(dòng)度隨著微硅粉摻量增加也是呈現(xiàn)下降趨勢(shì)的，其值分別為 218 mm ， 198 mm 以及 175 mm ，略微下降。
Seting Time Fluidity
280
260
35
SF0
SF2.5% SF5.0% SF7.5%
12
240
220
30
25
10
200
180
160
20
15
8
寧波鄞州525水泥,寧波鄞州625水泥,寧波鄞州水泥廠家
0 2 4 6 8
The Content of SF(%)
0 10 20 30 40 50 60
