0 导 语
水泥生产当中，采用优化配料方案提高水泥熟料质
量的方法，可以使水泥产品的质量得到有效提高，与此同
时，研究和利用的不同种类及不同掺量的混合材料对其
水泥物理性能的影响，同样具有重要意义。因此，在混合
材种类和使用上（单掺或复掺）进行合理的选择和优化
组合，使混合材在水泥生产中发挥最佳作用，达到提升产
品实物质量为目的。我们分别进行了小磨试验和工业性大
磨试生产，以探讨它们对水泥物理性能结果及相容性的
影响和组合方法具有积极的意义。
1 试验材料与性能
1.1 试验材料
（1）煤矸石：选用由人工堆积煤层中炭质页岩产生
自燃煅烧后的产物。
（2）炉底灰：选用电厂以湿排方式产生的含有大量
小颗粒状物料。
（3）料渣（又称上店土）：选用由人工开采的块状
物料经一定温度煅烧后的产物。
（4）矿渣：选用钢厂冶炼钢产品后所排出的工业
废渣。
（5）熟料：选用本厂干法生产线熟料。
（6）石膏：选用本省西乡生产的二水石膏。
（7）石灰石：选用厂矿山生产。
1.2 材料化学成分
试验材料化学成分见表1。
2 试验与分析
2.1 样品制备
将不同种类混合材料分别破碎至3mm～5mm，再用500mm×500mm试验小磨将混合材料按种类分别（固定
石膏掺量5%）进行粉磨至0.08mm筛，筛余≤5.0%的不同种类混合材料样和熟料样，然后将不同种类混合材料样
分别掺入熟料样中，并将混合的样品充分混合均匀，用于
水泥物理性能试验。
2.2 试验结果
按照GB 1346水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定
性检验的方法和GB/T 17671水泥胶砂强度检验方法进行试验，熟料及水泥物理性能试验表2。
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2.3 结果分析
表2中的试验结果可以看出，按不同种类混合材料分
别掺入同一种熟料中掺入量相对不变情况下，水泥的比表
面积、标准稠度、细度、胶砂流动度、凝结时间等，使水泥物理性能产生较大差异。
（1）不同混合材料种类对水泥流动度性能的影响
从表2中来看，固定掺入不同种类混合材料均使得
水泥浆体流动度有不同程度的下降，而需水量随混合材
料种类的不同有所上升，从火山灰质混合材料煤矸石、
料渣看流动度降低、需水量上升尤为明显，这主要是煤
矸石、料渣、炉底灰都具有一定火山灰性，另一方面更重
要的是它们都属结构疏松多孔物质，内表面积很大，容
易吸收水分，极易使填充在水泥颗粒间的水分被混合材
料吸附，必造成浆体粘度增大，流动度降低。因此，从影
响流动度降低幅度依次为：煤矸石＞炉底灰＞料渣＞矿渣
＞石灰石。
（2）不同混合材料种类对水泥凝结时间的影响：
从表2可以看出，固定同一石膏品种和混合材料掺
量情况下，掺加煤矸石使水泥初凝、终凝时间平均提前
30min和70min，掺加炉底灰平均提前20min和34min，掺加矿渣平均提前20min和46min，而掺料渣的水泥平均延长36min和29min。上述凝结时间的提前与延长只是与纯熟料的相比较而言，从理论上影响水泥凝结时间变化的
机理较为复杂不在详细陈述，但不同种类混合材料化学
成分中三氧化硫含量的高、低，对水泥的凝结时间加快与
延长具有一定影响，因此，从影响凝结时间加快幅度依次
为煤矸石＞炉底灰＞矿渣＞料渣。
（3）不同混合材料种类对水泥抗压强度的影响：
表2表明，不同种类混合材料掺量相同情况下，掺加
煤矸石、炉底灰、料渣、矿渣平均使水泥3天、28天抗压
强度分别下降19.2%和10.1%、36.3%和35.1%、30.1%和16.4%、21.7%和6.3%，从试验结果看，单就混合材料种类对水泥抗压强度的影响是较为明显的，具有较大的差
异，这与混合材料本身所具有的活性潜能高低及煅烧质
量有一定关系。
3 混合材品种组合方案
综上所述，不同种类混合材料掺量相同情况下，对水
泥的物理性能有不同程度影响，在此基础上利用调整混
合材种类和组合配比，是很有必要的。
3.1 组合试验结果
那么，如何实现生产使用混合材品种组合方案的进
一步优化？我们通过将不同混合材料进行双掺、三掺另
做一组试验，样品制备同前，其结果见表3。
从表3的试验结果表明，通过将不同混合材料进行双掺、三掺后混合材料具有明显的优越性，所得到水泥抗
压强度均有不同程度的提高，而且复掺的混合材具有改
善水泥性能作用，如适量煤矸石、炉底灰与矿渣复掺，能
有效提高水泥早期强度，后期强度发展也很好（b和e的
抗压强度甚至高于纯熟料的抗压强度），又如需水量大
的火山灰质混合材料与需水量小的矿渣混合材复掺，能
有效地减少水泥需水量，改善水泥性能等，分析认为这可
能是物料之间通过相互激发活性作用的结果。
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3.2 工业性大磨试验结果分析
我公司利用上述四种混合材进行工业性大磨试验生产高标号普通水泥、复合水泥、矿渣水泥的情况来看，在
混合材掺加量较大（掺量在30%以上）时，应探讨如何确
定品种组合方案，分析和利用不同种类之间的匹配性，
以达到相互激发提高活性促使水泥性能最优化的目标。
首先利用自燃煤矸石、炉底灰、矿渣按照4∶4∶2比例生产P·C32.5R水泥，混合材掺加量35.0±3%，取得了成功，性能检验结果见表4。
表4分析认为，水泥生产中使用混合材品种组合方案的优化应着重坚持以下两项原则，一是“扬长避短，优势互补”，充分掌握各种混合材单掺和复掺时水泥性能发展规律，在调节混合材品种组合方案，应主意发挥各个种类的优势，二是“有效激发，共同提高”，例如，碱性物质、碱金属盐是矿渣和粉煤灰的有效激发剂，而自燃煤矸石中含有一定比例的熟石灰，其比例在不同开采区域有不同变化，一般在10%以下；在水化过程中，自然矸石中熟石灰为游离状态，易水化生成碱性物质，与石膏形成混合激发剂，对粉煤灰或矿渣产生激发作用，对水泥强度的增长极为有利。
4 结 语
（1）通过试验可以看出不同种类混合材在固定同
一掺量30%时，对水泥浆体流动性能有明显影响，并随
种类不同流动度降低，需水量相应上升，从物理因素看，
单掺入矿渣的水泥浆析水性大，可降低水泥浆体的塑性
粘度。
（2）在水泥组成相同情况下，水泥凝结时间随混合
材料种类和掺量不同而产生较大差异和一定的波动。
（3）同种类混合材料固定掺量下，对水泥的抗压强
度具有不同程度的影响，只掺矿渣的水泥强度较高，只掺
炉底灰的水泥强度最低，而复掺的强度并不是简单的按
一条直线由高变化到低的，而是复掺的效果明显要好得
多，有的配比如（煤矸石20%，矿渣10%）还会高出任何单
掺的强度。
（4）发展绿色水泥，增加水泥中混合材料掺量，以节
省熟料，降低生产成本，从改善水泥性能来看，应选择质
量较好的混合材料为主同其它混合材料采取不同搭配比
例进行优化组合，可获得较好的水泥抗压强度和改善水
泥部分性能作用。
本文作者：韩长安
陕西省耀县水泥厂
