14礦渣粉細(xì)度分類(lèi)與優(yōu)化

1、.：.； _礦渣粉細(xì)度分類(lèi)與優(yōu)化靳秀芝1，趙宏杰2，韓濤1,3，韓鐵寶3，李新建3(1中北大學(xué)資料科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原，030051) (2天津振興水泥，天津，300400)(3中北大學(xué)-智海企業(yè)集團(tuán)水泥混凝土技術(shù)研發(fā)中心，山西 太原，030031)摘要：利用弱化緩沖算子和曲線(xiàn)擬合的方法研討了礦渣粉比外表積和摻量對(duì)摻礦渣粉水泥強(qiáng)度的影響。結(jié)果闡明：按礦渣粉細(xì)度和摻量對(duì)水泥強(qiáng)度的影響規(guī)律可以把礦渣粉分成三類(lèi)：粗礦渣粉比外表積400m2/kg、細(xì)礦渣粉比外表積為450-550m2/kg和超細(xì)礦渣粉比外表積600m2/kg。摻這三類(lèi)礦渣粉水泥各齡期的抗壓強(qiáng)度隨著礦渣粉摻量添加分別呈現(xiàn)逐漸減小、

2、根本不變和繼續(xù)提高三種截然不同的趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)對(duì)比礦渣粉磨時(shí)間和礦渣粉水泥強(qiáng)度比得出礦渣粉比外表積最正確范圍是450m2/kg到500m2/kg。關(guān)鍵詞：弱化緩沖算子;曲線(xiàn)擬合；礦渣粉；比外表積；分類(lèi)；優(yōu)化中圖分類(lèi)號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：引言礦渣粉用在混凝土中具有本錢(qián)低、任務(wù)性好、后期強(qiáng)度高、水化熱低、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，使其成為配制高強(qiáng)高性能混凝土的必要組分之一1-3。礦渣粉性能的好壞主要取決于其粉磨細(xì)度。通常情況下，礦渣粉越細(xì)，比外表積越大，活性越高。提高礦渣粉細(xì)度一度成為提高礦渣粉質(zhì)量主要手段4-6。新國(guó)標(biāo)也把礦渣粉的比外表積由“S75、S95、S105均不小于350m2/kg

3、改為“S75300 m2/kg、S95400 m2/k g 、S105500 m2/kg。但用在混凝土中的礦渣粉并不是越高越好，礦渣粉太細(xì)會(huì)引起任務(wù)性變差、粉磨能耗大幅度提高等問(wèn)題，如何將礦渣粉的細(xì)度控制在合理范圍成為困擾超細(xì)礦渣粉消費(fèi)企業(yè)的主要問(wèn)題 7。摻礦渣粉膠砂抗壓強(qiáng)度比是決議礦渣粉等級(jí)的最主要目的，研討礦渣粉細(xì)度對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響并在此根底上確定礦渣粉的最正確細(xì)度范圍對(duì)礦渣粉消費(fèi)和在混凝土中的應(yīng)器具有重要指點(diǎn)意義。1 實(shí)驗(yàn)原料及實(shí)驗(yàn)方法1.1 實(shí)驗(yàn)原料水淬高爐礦渣為長(zhǎng)治鋼鐵集團(tuán)公司3、7號(hào)高爐產(chǎn)生，熟料來(lái)源于山西雙良水泥。熟料、礦渣的比重分別為3.16g/cm3、2.95g/cm3。原料

4、的化學(xué)成分見(jiàn)表1。表1物料的化學(xué)成分 Tab.1Chemical composition of materials wt%成分SiO2TiO2Al2O3Fe2O3MgOCaOMnOfcaoSO3熟料21.50.285.984.111.9864.50.850.42礦渣33.00.6016.32.608.0034.50.700.60利用500500mm的規(guī)范實(shí)驗(yàn)?zāi)C(jī)粉磨制備七種礦渣粉和一種熟料粉，礦渣粉與熟料粉以不同的比例混合成礦渣水泥粉體石膏摻量固定為4%。表2 礦渣粉與熟料粉的粉磨時(shí)間與比外表積 Tab.2 Grinding time and specific surface area of

5、slag and clinker 編號(hào)S1K1K2K3K4K5K6K7粉磨時(shí)間min324556668597121140比外表積m2/kg3563444144415005496036401.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1比外表積測(cè)定：BS1型勃氏透氣法比外表積測(cè)試儀，依GB/T80742021進(jìn)展；1.2.2 水泥膠砂強(qiáng)度測(cè)定：按照GB/T176711999ISO，測(cè)定規(guī)范養(yǎng)護(hù)試件3天、7天、28天的試樣抗折和抗壓強(qiáng)度見(jiàn)表3。表3礦渣水泥的強(qiáng)度Tab 3 strength of slag cement礦渣粉細(xì)度m2/kg礦渣摻量%抗折強(qiáng)度 MPa抗壓強(qiáng)度 MPa3d7d28d3d7d28d03.835.

6、566.7718.3928.8843.95344103.815.307.8217.8127.1646.84203.595.397.6417.8926.9252.25303.995.207.7217.0327.3948.96403.865.658.3716.6025.9950.33503.795.088.2515.7724.1347.82603.344.958.1313.4721.2042.56703.235.267.9712.7120.7336.14414103.865.467.9019.6629.8050.19203.815.418.0217.7727.9453.25303.955.687.

7、9517.8927.9350.16404.205.618.3317.9526.8551.30504.025.318.5615.5624.0647.81603.775.438.6614.4522.0644.95703.405.167.9413.2921.3038.10441104.185.847.4419.9131.2453.77204.316.788.0620.8333.5257.59304.596.268.2921.6732.8458.26404.536.068.6520.7831.2358.53504.366.508.8118.3329.0955.16604.416.329.0517.61

8、27.7250.78704.256.329.6118.2927.1044.20500104.275.857.4219.8531.2252.55204.475.968.0721.0533.6557.38304.616.208.2221.4032.9558.70404.466.258.8020.5131.6458.86504.326.609.3318.3630.7656.97604.317.089.4818.9031.6054.23704.326.999.9318.6630.1847.78549104.325.777.6019.7931.7952.53204.516.398.1321.2933.7

9、957.14304.846.578.3521.1433.8658.77404.986.628.6620.2533.3059.66504.746.829.0219.8032.9060.46604.887.3610.3219.4933.5756.31704.687.489.7318.8331.6146.41603104.575.677.6420.1633.2853.44204.816.598.6023.0737.1962.60305.016.738.4423.2036.4161.16405.367.249.4023.1338.2064.41505.367.739.4423.2538.2765.45

10、605.417.7310.0021.6736.5258.80705.337.7010.6921.9833.9349.05640104.555.857.3719.8931.1149.66204.686.918.5722.9036.1859.06305.066.659.0724.8937.2164.70405.507.219.0625.2839.4965.74505.947.619.6525.9339.7466.41605.937.8810.3926.9340.4863.61706.058.6511.0925.8536.2451.842結(jié)果與分析2.1 礦渣粉對(duì)水泥強(qiáng)度影響表達(dá)為了便于分析礦渣粉的

11、質(zhì)量程度及其對(duì)礦渣水泥的影響程度，先采用GB/T18046-2021規(guī)定的強(qiáng)度比法進(jìn)展數(shù)據(jù)處置。強(qiáng)度比10012.2 弱化緩沖算子構(gòu)建從礦渣粉對(duì)水泥水化硬化影響的機(jī)理上來(lái)看，其細(xì)度和摻量引起水泥強(qiáng)度的變化是延續(xù)的。由于硬化水泥石是由由固、液、氣組成的多孔體系，孔隙分布的不均勻性和操作人員偶爾誤差都會(huì)引起強(qiáng)度及強(qiáng)度測(cè)定值的動(dòng)搖。這些動(dòng)搖引起的隨機(jī)誤差，會(huì)掩蓋礦渣粉的細(xì)度和摻量對(duì)礦渣水泥強(qiáng)度的作用規(guī)律的表達(dá)。為了消除偶爾要素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，凸現(xiàn)規(guī)律性，本文采用弱化緩沖算子對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展了處置以3天抗壓強(qiáng)度為例，見(jiàn)表4，表5，圖1。其中弱化緩沖算子定義如下：假設(shè)設(shè)原始數(shù)據(jù)序列為： 2令 3其中 4該算

12、子符合不動(dòng)點(diǎn)公理、信息充分利用公理、規(guī)范化公理等緩沖算子三公理。表4 礦渣水泥3天抗壓強(qiáng)度比Tab4 ratio of 3d compressive strength of slag cement 礦渣粉比外表積m2/kg礦渣粉摻量 1020304050607034496.997.392.690.385.873.269.1414106.996.697.397.684.678.672.3441108.2113.3117.8113.099.695.899.5500107.9114.5116.4111.599.9102.8101.4549107.6115.8114.9110.1107.7106.01

13、02.4603109.6125.5126.1125.7126.4117.8119.5640108.1141.0146.4140.6表5 礦渣水泥3天抗壓強(qiáng)度比修正Tab5 ratio of 3d compressive strength of slag cementadjusted礦渣粉比外表積m2/kg礦渣粉摻量 1020304050607034496.997.195.694.392.689.386.4414106.9101.7100.299.696.693.690.5441108.2110.8113.1113.1110.4108.0106.7500107.9111.211

14、2.9112.6110.0108.8107.8549107.6111.7112.8112.1111.2110.3109.2603109.6117.5120.4121.7122.7121.9121.5640108.1116.3122.7126.4129.3132.1133.3a修正前b修正后圖1 摻礦渣粉水泥3d的抗壓強(qiáng)度比Fig.1 ratio of 3d compressive strength of slag cement (a .before adjusted b. after adjusted)利用公式4對(duì)表4中數(shù)據(jù)進(jìn)展處置可得表5。礦渣水泥的3天抗壓強(qiáng)度比修正與礦渣粉比外表積、礦渣粉

15、摻量的關(guān)系見(jiàn)圖1。對(duì)比表4和表5及圖1可以看出，修正后的數(shù)據(jù)比修正前的數(shù)據(jù)光滑了許多。表5中由于偶爾要素引起的數(shù)據(jù)間的差別比表4中由于偶爾要素引起的數(shù)據(jù)間的差別小的多了，對(duì)規(guī)律的影響小了。弱化算子確實(shí)起到了淡化擾動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)的影響，但同時(shí)也降低了強(qiáng)度的增長(zhǎng)率，分析水泥強(qiáng)度變化時(shí)應(yīng)留意。2.3 礦渣粉比外表積對(duì)水泥強(qiáng)度的影響2.3.1礦渣粉比外表積對(duì)水泥早期3d抗壓強(qiáng)度的影響由圖1b可以看出，不同比外表積礦渣粉在不同摻量下對(duì)水泥3d抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律可分成三類(lèi)：第一類(lèi)礦渣粉粗礦渣粉是比外表積為350-400400m2/kg。此類(lèi)礦渣粉的比外表積與常用水泥粉體比外表積相當(dāng)，摻入水泥中，呵斥礦渣水泥3天

16、抗壓強(qiáng)度比大都低于100，闡明摻入此類(lèi)礦渣粉后，會(huì)呵斥水泥3天抗壓強(qiáng)度降低；同時(shí)，3天抗壓強(qiáng)度比線(xiàn)隨著礦渣粉摻量的添加而迅速下降，闡明摻入此類(lèi)礦渣粉水泥的3天抗壓強(qiáng)度會(huì)隨著礦渣粉摻量的添加而迅速減??；摻414400m2/kg礦渣粉水泥的強(qiáng)度比都大于摻344350m2/kg礦渣粉水泥的強(qiáng)度比，闡明摻此類(lèi)礦渣水泥的3天抗壓強(qiáng)度隨著礦渣比外表積的增大而增大。第二類(lèi)礦渣粉細(xì)礦渣粉的比外表積為450-550m2/kg。摻此類(lèi)礦渣粉水泥的3天抗壓強(qiáng)度比線(xiàn)根本上都在100115之間動(dòng)搖，闡明摻入此類(lèi)礦渣粉，不會(huì)引起礦渣水泥3天強(qiáng)度降低，對(duì)礦渣水泥3天抗壓強(qiáng)度提高也不明顯。摻441m2/kg、500m2/kg

17、、549m2/kg礦渣粉水泥的3天抗壓強(qiáng)度比線(xiàn)纏繞在一同，闡明在比外表積441450549550m2/kg范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)添加礦渣粉的細(xì)度對(duì)提高水泥的3天抗壓強(qiáng)度作用不明顯。3天抗壓強(qiáng)度比線(xiàn)隨礦渣摻量變化比較平緩，闡明摻此類(lèi)礦渣粉水泥的3天抗壓強(qiáng)度隨礦渣摻量變化不大。第三類(lèi)礦渣粉超細(xì)礦渣粉的比外表積為600-650600m2/kg。摻此類(lèi)礦渣粉水泥的3天抗壓強(qiáng)度比線(xiàn)遠(yuǎn)高于100，闡明此類(lèi)礦渣粉摻入水泥可大大提高3天抗壓強(qiáng)度。可以明顯看出，礦渣粉比外表積在603600640650m2/kg范圍內(nèi)，礦渣水泥的3天抗壓強(qiáng)度隨著礦渣比外表積的增大而增大。3天抗壓強(qiáng)度比線(xiàn)隨著礦渣粉摻量的添加而迅速上升，且隨

18、著礦渣摻量的添加兩者差距變大，摻此類(lèi)礦渣粉水泥的3天抗壓強(qiáng)度隨著礦渣粉摻量的添加而迅速添加，且比外表積越大，3天抗壓強(qiáng)度隨摻量添加的越快。2.3.2礦渣粉比外表積對(duì)水泥中后期7d、28d抗壓強(qiáng)度的影響根據(jù)表3利用公式1、4可得礦渣水泥7d、28d的抗壓強(qiáng)度比圖圖2、圖3。思索7天、28天抗壓強(qiáng)度時(shí)，礦渣粉按比外表積也可以分成同樣三類(lèi)。其中礦渣粉細(xì)度和摻量對(duì)水泥7天抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律與其對(duì)水泥3天抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律極為類(lèi)似。礦渣粉細(xì)度和摻量對(duì)水泥28天抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律與其對(duì)水泥3、7天抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律也較為類(lèi)似， HYPERLINK mailto:與3天強(qiáng)度oatnah2163 與3天強(qiáng)度影

19、響規(guī)律不同的是第一類(lèi)礦渣粉摻入水泥后，其28天抗壓強(qiáng)度大于不摻礦渣粉的水泥28天抗壓強(qiáng)度，又一次證明礦渣粉對(duì)水泥后期有加強(qiáng)作用。2.3.3礦渣粉比外表積對(duì)水泥中抗折強(qiáng)度的影響根據(jù)表3利用公式1、4可得礦渣水泥3d、7d、28d的抗折強(qiáng)度比圖圖4、圖5、圖6。由圖4、圖5、圖6可以清楚地看出，按礦渣粉細(xì)度和摻量對(duì)水泥抗折強(qiáng)度的影響規(guī)律也可以粗略分成三類(lèi)：第一類(lèi)礦渣粉是比外表積為350-400400m2/kg。當(dāng)水泥中摻入此類(lèi)礦渣時(shí)，硬化水泥石的3、7、28d抗折強(qiáng)度都根本上不隨礦渣摻量變化而變化，不過(guò)，摻礦渣粉水泥的3、7d抗折強(qiáng)度小于不摻的，摻礦渣粉水泥的28d抗折強(qiáng)度大于不摻的。第二類(lèi)礦渣粉

20、的比外表積為450-550m2/kg。當(dāng)水泥中摻入此類(lèi)礦渣時(shí)，會(huì)提高水泥石各齡期的抗折強(qiáng)度。摻礦渣粉硬化水泥石的3抗折強(qiáng)度根本上不隨礦渣摻量變化而變化，摻礦渣粉硬化水泥石的7、28d抗折強(qiáng)度隨礦渣摻量添加而添加。第三類(lèi)礦渣粉是比外表積為600-650600m2/kg。當(dāng)水泥中摻入此類(lèi)礦渣時(shí)，硬化水泥石的3、7、28d抗折強(qiáng)度都根本上都隨礦渣摻量添加而添加。2.3.4礦渣粉比外表積對(duì)各齡期水泥抗壓強(qiáng)度加強(qiáng)效果對(duì)比固定礦渣粉的摻量為50%，作摻礦渣水泥各齡期抗壓強(qiáng)度比隨礦渣粉比外表積變化圖圖7。用直線(xiàn)分別擬合3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度比隨礦渣粉比外表積變化，得到直線(xiàn)的斜率分別為0.1167、0.1

21、282、0.0953。闡明經(jīng)過(guò)提高礦渣粉細(xì)度更有利于提高礦渣水泥的早期強(qiáng)度，可以處理?yè)降V渣粉水泥基資料早強(qiáng)低的問(wèn)題。2.4 礦渣粉細(xì)度最優(yōu)設(shè)計(jì)在研討涉及的范圍內(nèi)，隨著礦渣粉比外表積的提高，礦渣粉的質(zhì)量有兩次飛躍。一是比外表積由400 m2/kg提高到450或500m2/kg，即由第一類(lèi)礦渣粉轉(zhuǎn)化為第二類(lèi)礦渣粉，礦渣粉磨時(shí)間添加了10min，在礦渣粉摻量為50%時(shí)，礦渣水泥3、7、28d抗壓強(qiáng)度比分別添加13.8%、14.8%、13.9%。一是比外表積由550 m2/kg提高到600 m2/kg，由第二類(lèi)礦渣粉轉(zhuǎn)化為第三類(lèi)礦渣粉，粉磨時(shí)間添加了24min，在礦渣粉摻量為50%時(shí)，礦渣水泥3、7、

22、28d抗壓強(qiáng)度比分別添加11.5%、12.3%、8.4%。而比外表積由450 m2/kg提高到550m2/kg第二類(lèi)礦渣粉，粉磨時(shí)間添加了31min，在礦渣粉摻量為50%時(shí)，礦渣水泥3、7、28d抗壓強(qiáng)度比僅分別添加0.8%、5.3%、2.4%。當(dāng)?shù)V渣粉較粗時(shí)第一類(lèi)礦渣粉不能充分發(fā)揚(yáng)礦渣粉的加強(qiáng)作用，礦渣粉太細(xì)時(shí)第三類(lèi)礦渣粉粉磨能耗大幅度提高140min/66min，在滿(mǎn)足要求的條件下，第二類(lèi)礦渣粉細(xì)度比較適宜。結(jié)合細(xì)度對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，比外表積控制在450m2/kg到500m2/kg可望到達(dá)最正確性能經(jīng)濟(jì)目的。圖2 摻礦渣粉水泥7d的抗壓強(qiáng)度比(修正)Fig2 7d compressiv

23、e strength ratio of slag cementadjusted圖3 摻礦渣粉水泥28d的抗壓強(qiáng)度比(修正)Fig3 28d compressive strength ratio of slag cementadjusted圖4 摻礦渣粉水泥3d的抗折強(qiáng)度比(修正)Fig4 3d flexural strength ratio of slag cementadjusted圖5 摻礦渣粉水泥7d的抗折強(qiáng)度比(修正)Fig5 7d flexural strength ratio of slag cementadjusted圖6 摻礦渣粉水泥287d的抗折強(qiáng)度比(修正)Fig6 28d

24、 flexural ratio strength of slag cementadjusted圖7 礦渣粉比外表積對(duì)水泥抗壓強(qiáng)度比影響Fig.7 effects of specificl area of ggbs on compressive strength ratioPAGE 4 稀有金屬資料與工程 29卷 第30卷 第？期 6號(hào)宋體 稀有金屬資料與工程 -小5號(hào)黑體 Vol.30, No.?2001年 ？月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING ? 2001_收稿日期: 2000-03-11；修訂日期：2000-03-06基金工程:國(guó)家自然科學(xué)基金資助

25、工程59493300;教育部博士點(diǎn)基金資助工程9800462作者簡(jiǎn)介： 張 涌1967，男，陜西西安人，北京航空航天大學(xué)教授，博士. 小5號(hào)宋體 3.結(jié)論1按礦渣粉細(xì)度和摻量對(duì)水泥強(qiáng)度的影響規(guī)律可以把礦渣粉分成三類(lèi)：第一類(lèi)礦渣粉是比外表積為350-400400m2/kg，不能充分發(fā)揚(yáng)礦渣粉的加強(qiáng)作用；第三類(lèi)礦渣粉是比外表積為600-650600m2/kg，加強(qiáng)效果好，但粉磨能耗高，消費(fèi)本錢(qián)高；第二類(lèi)礦渣粉的比外表積為450-550m2/kg，加強(qiáng)效果較好，粉磨能耗較低。2經(jīng)過(guò)提高礦渣粉細(xì)度更有利于提高礦渣水泥的早期強(qiáng)度，可以處理?yè)降V渣粉水泥基資料早強(qiáng)低的問(wèn)題。3礦渣粉比外表積控制在450m2/

26、kg到500m2/kg范圍內(nèi)，可望到達(dá)最正確性能經(jīng)濟(jì)目的。參考文獻(xiàn)：1 李輝，王振興，宋強(qiáng)，等. 礦物摻合料在水泥顆粒中的填充作用研討J. 混凝土,2021,8:53-55.Li Hui，Wang Zhenxing，Song Qiang，et al.Packing effect of mineral admixture in cement system J.Concrete,2021,8:53-552 I. Papayianni , E. Anastasiou. Production of high-strength concrete using high volume of industri

27、al by-productsJ. Construction and Building Materials, 2021,24(8)：1412-1417.3 Bougara Abdelkader, Kadri El-Hadj, Ezziane Karima. Efficiency of granulated blast furnace slag replacement of cement according to the equivalent binder concept J, Cement and Concrete Composites,2021,32(3):226-2314 張永娟,張雄. 礦

28、渣水泥活性研討J. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005,33(2)：208211.Zhang Yongjuan, Zhang Xiong.Study on Activity of Slag Cement J, Journal of Tongji University (Natural Science), 2005,33(2)：208211.5 M. ner, K. Erdodu, A. Gnl.Effect of components fineness on strength of blast furnace slag cement J, Cement and Concrete Resear

29、ch, 2003,33,(4): 463-469.6王曉龍.礦渣摻量對(duì)水泥性能的影響J.佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) ,2021,27(6)：873877.Wang Xiaolong.The Effect of Slag Content on the Performance of Cement J. Journal of Jiamusi University (Natural Science Edition),2021,27(6)：873877. 7 Hanifi Binici, Hseyin Temiz,Mehmet M. Kse. The effect of fineness on the

30、 properties of the blended cements incorporating ground granulated blast furnace slag and ground basaltic pumice J.Construction and Building Materials，2007,21(5): 1122-1128.8 吳正朋; 劉思峰; 崔立志.基于不動(dòng)點(diǎn)的新弱化緩沖算子的研討J. 控制與決策,2021,12: 1805-1809. Wu Zhengpeng,Liu Sifeng,Cui Lizhi.Study on new weakening buffer op

31、erators J.Control and Decision, 2021,12: 1805-1809.靳秀芝、1970.11、女、講師、碩士、建筑資料、中北大學(xué)資料科學(xué)與工程學(xué)院、03525056 ； Classification and Optimization of Fineness of HYPERLINK iciba/slag/ t _blank Slag PowderJin Xiuzhi1，Zhao Hongjie2，Han Tao1,3，Han Tiebao 3，Li Xinjian 3(1.School of Materials Science and Engineering, North University of China, Taiyuan 030051,China)(2 Tianjin Zhenxing Cement CO., LTD, Tianjin 300400,China) (3 North University of China-Zhihai Enterprises Group Cement Concrete Research Center,