用补充水泥材料（SCM）更换熟料的动机是众所周知的。但是，粒状高炉渣，天然波利醇，合格的粉煤灰和进一步的SCM可用性有限;全球熟料产量的总潜力置换不到30％。石灰石越来越多地被用作波特兰 - 石灰石水泥的组件：Sika提供一种添加剂，以增强研磨和性能。
标准
在许多欧洲国家(如意大利、法国、瑞士)，硅酸盐-石灰石水泥(PLC)被广泛接受，市场份额远远超过60%。
两种情况鼓励了这种发展:
- 石灰石在当地的可用性——以及其他scm的低数量;
- 欧洲水泥标准EN 197-1，包括:
CEM II/ a - all允许石灰石含量高达20%
CEM II / B-LL，石灰石含量高达35％
CEM II / a - m -石灰石含量高达20%
CEM II / B-M -石灰石含量高达35%
CEM II / C-M (S-LL) -石灰石含量高达20%
CEM II / C-M (P-LL) -石灰石含量高达20%
CEM II / C-M (V-LL) -石灰石含量高达20%
CEM VI / (S-LL) -石灰石含量高达20%
如今，这些水泥不仅用于劣质混凝土的生产，而且可以根据EN 206-1认证为许多博览会等级的混凝土。限制通常是根据市场政策、传统或特殊应用设定的。
经过对研究数据的广泛审查，并基于欧洲和加拿大的经验，标准委员会修订了ASTM C595，并在2012年引入了石灰石含量高达15%的IL型水泥。研究发现，石灰石水泥(石灰石含量为15%)的强度和耐久性与普通硅酸盐水泥相当。
机械强度
波特兰水泥（PC）的机械强度不能与波特兰 - 石灰石水泥进行比较，而不会讨论熟料和石灰石的细度。将PC与PLC与相同的比表面（Blaine）进行比较，具有相同的筛网潴留或相同的粒度分布吗？
即使有可能生产硅酸盐水泥和石灰石硅酸盐水泥具有相同的粒度分布(PSD),它必须是认为激光方法是基于假设所有粒子有一个球形,地面石灰岩和熟料真的都没有。
由于石灰石比熟料更容易磨碎，细石灰石颗粒富集了熟料较少的PSD段。1、4因此，填料效应(密集颗粒堆积)，溶解的水合物快速沉淀在较高的表面，进一步的效应可以提高PLC的机械强度，达到有限的石灰石含量。这一限度取决于成分的质量和进一步的参数:添加5%是安全的。2
在实践中，硅酸盐-石灰石水泥被磨成比硅酸盐水泥更高的细度。布莱恩的射程增加了100厘米2/g是必要的，以补偿加入1%石灰石造成的强度降低。3.
工厂类型和过程系统发挥着重要作用。经典球磨机（封闭系统）中的互渗（共研磨）导致广泛的PSD，其通常被认为是有益的，例如有益。关于可加工性。然而，高于一定限度的精细石灰石具有过量的水纤维，并分开研磨（球磨机和混合设备）。4.
具有垂直辊磨机（VRM）的PLC的生产是有利的。比较两个水泥（CEM II / A-LL 42.5），用VRM和具有球磨机的另一个接地，显示出VRM的良好性能。细度参数清楚地表明VRM可以产生熟料的更高细度，而没有“过度林林润”的石灰石。
显然，这种比较并不完全正确，因为熟料、石膏和石灰石来自不同的来源，但两种胶结物的石灰石含量相同，为17-18%。
图1:2个PLC的粒度分布在两种不同类型的磨机中具有相同的石灰石含量。
在图1a中，两个PSD图都显示了来自石灰岩的典型“肩”(范围1-10μm)。球磨机内的熟料磨碎明显少于VRM内的熟料，这将导致机械强度降低。虽然VRM对熟料的研磨程度较高，但石灰石的细度并没有按比例增加。
图1 b:石灰石含量相同的两种胶结物的细度参数。
| 样本 | 1 | 2 |
|---|---|---|
| 磨坊 | 球磨机，闭式系统 | 立式辊磨机 |
| 石灰岩(%) | 17.9 | 17.4 |
| X'在RRSB（μm）中 | 24.6 | 17.0 |
| n在RRSB | 0.87 | 0.94 |
| D90（μm） | 57.7 | 38.8 |
| D98（μm） | 89.0 | 56.4 |
| 密度(公斤/ dm3.） | 2.98 | 2.96 |
| 一个规格的布莱恩(厘米2/ g) | 3610. | 4675 |
| 32μm筛上滞留率(%) | 20.9 | 4.5 |
图1b为相同石灰石含量的两种胶结物的细度参数。粒度分布和筛渣清楚地表明，高细度不仅是石灰石，而且是熟料。
图2：两种强度增强剂（A和B）在水泥细度上的性能，六个水泥样品。
| 1 | 2 | 3. | 4. | 5. | 6. | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 一规格激光(厘米2/ g) | 2430. | 2630 | 3520. | 3890. | 4110 | 4560. |
| x ' (μm)在RRSB | 33.2. | 29.7 | 22.6 | 20.1 | 18.9 | 18.8 |
| 打赌(cm2/ g) | 7340 | 8920. | 9920 | 12110 | 13650 | 18720年 |
和易性
与抗压强度一样，混凝土的和易性(以坍落度或流台铺展度测量)受到细磨石灰石的积极影响。出血通常不是PLC的问题。在不影响可和易性的前提下，石灰石的最大含量取决于材料的质量以及熟料和石灰石的粒度分布。一般来说，使用高达15%的石灰石可以提高混凝土和砂浆的和易性(见图3)。
图3:恒定w/c比和恒定抗压强度下石灰石含量对砂浆和易性(EN 196-1)的影响。
| 熟料(%) | 86.5 | 81.5 | 75.0 |
|---|---|---|---|
| 石灰岩(%) | 9.0 | 14.0 | 21.0 |
| 石膏（％） | 4.5 | 4.5 | 4.0 |
| sikagrind - 840 (%) | 0.035 | 0.035 | 0.035 |
| 一个规格的布莱恩(厘米2/ g) | 3160 | 3710 | 4210 |
| 32μm筛上滞留率(%) | 32.1. | 27.2 | 19.1 |
| X'在RRSB（μm）中 | 35.6 | 28.1 | 22.1 |
| 流量表扩展，0'（mm） | 194 | 203 | 196 |
| 流量表蔓延，30'（mm） | 185 | 192 | 185 |
| 流动表蔓延，60'（mm） | 168 | 177 | 173 |
| 抗压强度，2天(MPa) | 22.5 | 23.0 | 23.1. |
| 抗压强度，28天（MPa） | 47.5 | 47.9 | 47.4 |
更高水平的石灰石添加要求高的比表面积来弥补强度损失。强度增强剂可以在一定程度上缓解机械强度和可加工性之间的挑战。另一个概念是强度增强剂与超塑化剂结合使用。
尽管碱性条件储存，但抵抗磨机环境条件的过度塑化器抵抗磨机环境条件并保持增塑效果。6.如今，这种方法被认可，越来越多地应用于生产波特兰 - 石灰石水泥的实践（见图4）。
图4:可加工性对新水泥的市场接受度至关重要。水泥添加剂中加入PCE可以改善低坍落度。
粉末流量
众所周知，由于细石灰石颗粒之间的吸引力，硅酸盐-石灰石水泥具有较高的粘聚阻力。这可能会阻碍卡车或筒仓的排放，因为固体会产生滞留区。
许多经验测试方法，如休止角、容重比较或包封法7已经被开发出来以量化水泥的流动特性。封隔指数提供了一个数值来控制克服振动引起的固结所需的力。该试验是一种辅助水泥生产过程中的常规控制，不适合用于规范目的。填料凝固指数越高，粉末流动性越低。
对PLC特性的认识要求有一个测试装置，它可以测量明确定义的物理特性。环剪切测试仪提供了流动特性的明确测量，这有助于新水泥的开发和筒仓的设计。在环剪切试验机中，水泥样品包含在一个环形剪切单元中(见图5)。通过盖上的一根薄加载杆施加垂直载荷FN。为了剪切样品，电池相对于盖子旋转(方向ω)，剪切所需的扭矩由作用于固定在加载梁上的杆的力F1和F2决定。
图5:环形剪切测试仪，Schulze环形剪切测试仪XSMR剪切单元。
固结应力与非整合屈服强度的比率用于在数字上表征流动性。流动数量（FFC）越大，粉末流动性越高。
肯定可以通过水泥添加剂调节PLC的粉末流动性，该水泥添加剂作为创新配方的一部分，含有聚氨基甲酸酯醚（PCE）（图6）。必须注意施加正确的剂量。由于PCE是非常强大的分散剂，因此粉末流动性会变得太高，因此当需要在倾斜带上的水泥输送时，具有负面后果。研磨站中的灰尘负载或过滤袋的容量可以是另一个限制因素。Sikagrind配方中PCE的含量可以是定制的，以优化流动性质。
图6:SikaGrind-870(含pce强度增强剂)提高了水泥的流动性能。水泥样品是在实验室磨机中以恒定的磨粉时间制备的，因此使用SikaGrind后，水泥的细度也随之提高。
| 样本N° | 1 | 2 |
3. |
4. |
|---|---|---|---|---|
| 熟料(%) | 100.0 | 80.0 | 100.0 | 80.0 |
| 石灰岩(%) | 0.0 | 20.0 | 0.0 | 20.0 |
| sikagrind - 870 (%) | 0.00 | 0.00 | 0.03 | 0.03 |
| 一个规格的布莱恩(厘米2/ g) | 2515 | 3295 | 2670. | 3575. |
| 保留在 32μm筛（％） |
32.0 | 35.6 | 30.3 | 30.9 |
| X'在RRSB（μm）中 | 31.1. | 26.1 | 30.3 | 29.5 |
| 粉末流动， 环形剪切，FFC |
2.00 | 1.32 | 2.30 | 1.80 |
| Pack-set指数 | 9. | 101 | 4. | 15 |
耐用性
水泥类型会影响混凝土的耐久性，有和没有钢筋。主要主题是环境行为和碱-硅反应。根据en206 -1将环境行为分为以下暴露等级:
我:Carbonation-induced腐蚀;
XS:氯致腐蚀(海水);
XD:氯致腐蚀(除冰);
XF:冻融攻击;
XA:腐蚀性化学环境(例如硫酸盐)。
CEM II/B-LL正在上升，越来越多的水泥生产商获得了除XA以外的所有暴露类别的水泥类别的批准。
根据混合水力水泥ASTM C595/C595M-15的标准规范，IL型水泥完全不允许作为中等(MS)或高(HS)抗硫酸盐水泥。
德国水泥生产商协会发起了一项研究项目，目的是确定颗粒大小分布对含有石灰石的水泥和使用它们生产的混凝土性能的影响10、11：
一家水泥厂在球磨机中通过间磨生产了四个含有相同成分的plc。所有的水泥都含有30%的石灰石。调整磨机和分离器的参数，以产生不同的水泥面(布莱恩)。相同的混凝土混合料(水泥= 300kg/m3.， w/c = 0.60)，根据CEN/TS 12390-9进行冻融试验。混凝土在100次循环后的重量损失必须小于10%，以满足标准的要求。尽管根据Blaine的说法，N°1和2的水泥有明显更高的表面积，但它们没有达到要求，而N°4的Blaine较低，达到了目标。
结论:
结垢水平与布莱恩值不一致，但熟料和石灰石的粒度分布是关键。
SikaGrind对耐久性的贡献是什么?
为PLC量身定做的SikaGrind是非常有效的研磨助剂。锡石磨极好地降低了石灰石的团聚倾向，从而降低了石灰石在极细颗粒段的份额，但提高了熟料的细度。通过这种方式，SikaGrind有助于减少孔隙率和氯离子扩散，这是避免点蚀的重要因素。此外，PLC的SikaGrind性能增强剂可以改善混凝土的和易性，这对耐久性有进一步的积极影响，因为它可以避免混凝土中形成蜂巢。
图7:不同PSD的PLC耐冻融性。布莱恩不是决定性因素。
图8：CEM II / A-LL 32.5R。减少6％熟料含量。
参考
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- 哈里森，a .:石灰石作为Mac，国际水泥审查，2013年1月，p。65。
- 网球，P.D;托马斯，M.D.A ;;和weiss，w.j：最先进的关于在水泥中使用的最高限利器的报告高达15％，SN3148，波特兰水泥协会，Skokie，Illinois，2014，PP。27-33。
- De Weerdt，K .:独立的研磨与融合 - 艺术状态，Sintef-revide SBF BK AO7022，Trondheim，2007，PP。12-13。
- Engelsen, C.J.:水泥制造的质量改进——最新技术，COIN-report 2, SINTEF Building and infrastructure, Oslo, 2008, p. 14。
- 陈国强:水泥行业的发展趋势，《中国水泥》，2009年第1期，第75-78页。
- ASTM C1565硅酸盐水泥包固指数测定的标准试验方法。
- (C. Schulze, C.:粉体和固体颗粒的流动特性，Wolfenbüttel, 2011)www.dietmar-schulze.de。
- 瑞士工程师和建筑师协会:注册der frei gegebenen Zemente and Kombination von Zementen and Zusatzstoffen, Zürich, 2015。
- Verein Deutscher Zementwerke: VDZ-Tätigkeitsbericht 2009-2012, Düsseldorf, 2012, p 89。
- Verein Deutscher Zementwerke: vdz活动报告2012-2015,Düsseldorf, 2015, pp 136-139。
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作者
马蒂亚斯•迪特里希
公司产品工程师:水泥添加剂
具体的目标市场
SIKA SERVICES AG