關(guān)鍵詞：水泥；石膏；粉磨；混凝土；坍落度；擴(kuò)展度
Abstract：The cement with different specific surlace area were prepared in diferent grinding device by adding variable gypsum into the same kind of clinker，then the cement was grinded to prepare the same class pumped concrete under diferent temperature．The slump and extension of concrete of initial， lh，2h and its compressive strength of 3d， 7d ，28d were determined，SO the efect of cement admixed with different gypsum on performance of concrete was discussed based on above．
Key words：cement；gypsum；grinding；concrete；slump；extension
摻不同品種石膏、不同工藝、不同設(shè)備生產(chǎn)的水泥在性能上存在的差異直接影響著混凝土的工作性能和力學(xué)性能。本文試驗(yàn)用摻有不同石膏的水泥配制成同等級(jí)的混凝土，研究水泥對(duì)混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響。
1 試驗(yàn)材料、設(shè)備和方法
1．1 材料
P•0 42．5水泥；?；郀t礦渣； Ⅱ級(jí)粉煤灰；FDN系列泵送專(zhuān)用劑；碎石：5～20mm連續(xù)級(jí)配；砂為普通渠河砂：Dmax <3mm，細(xì)度模數(shù)為0．96；石膏：硬石膏s，粒狀脫硫石膏L，粉狀脫硫石膏F。各材料有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2。
2．4m×13m帶旋風(fēng)選粉機(jī)球磨機(jī)； 3．2m×1lm 帶O—Sepa高效選粉機(jī)球磨， 500mm×500ram試驗(yàn)小磨和混凝土中心實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)設(shè)備。
1．3 方法
1)將水泥配制成C40混凝土。每m?；炷僚浔仍O(shè)計(jì)：水泥420kg，砂440kg，碎石1 320kg，粉煤灰50kg。試驗(yàn)是通過(guò)固定混凝土水灰比或初始擴(kuò)展度的方法來(lái)操作的(對(duì)于流動(dòng)混凝± 而言，坍落度已經(jīng)不是一個(gè)反映其工作性能的敏感指標(biāo)，用擴(kuò)展度的大小及其經(jīng)時(shí)損失值來(lái)評(píng)定其工作性能更為合適)。其中，表3是通過(guò)調(diào)整混凝土的用水量，使流動(dòng)混凝土具有2003．No．10相近的初始擴(kuò)展度，表4～表6是固定水灰比。
2)將碎石、砂和水泥加入攪拌機(jī)攪拌30s，再加水和外加劑溶液攪拌120s，立刻進(jìn)行坍落度和擴(kuò)展度的測(cè)定；同時(shí)用!OOmm×100ram x 100_ram的試模成型3組，在室溫(20±5)℃ 的環(huán)境中36h后脫模，再置于(20±3)℃ ，相對(duì)濕度>90％ 的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)，測(cè)定其3d、7d和28d的抗壓強(qiáng)度。
3)混凝土坍落度、強(qiáng)度的測(cè)定分別按GBJ80—85和GB 81—85進(jìn)行，擴(kuò)展度的測(cè)定取2條互相垂直的直徑的平均值。
2 主要試驗(yàn)數(shù)據(jù)
混凝土試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
3．1 石膏的影響
在相同的條件下不同形態(tài)石膏的溶解度和溶解速度是不同的，其調(diào)凝效果也就不一樣。從表2可以看出，在相同條件下，摻不同石膏的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量表現(xiàn)為S>L>F，膠砂流動(dòng)度表現(xiàn)為F>L>S，而強(qiáng)度表現(xiàn)為S>L>F，如表2中的水泥(S4，L4，F(xiàn)1)等。我們通過(guò)外加劑溶液中石膏的溶解度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：FDN系列外加劑對(duì)不同石膏的溶解度影響程度是不同的，在2O℃ 摻1．O％ 外加劑的溶液中，硬石膏S的溶解度比不摻外加劑的溶液中的溶解度提高了5％ ；石膏L提高了9％ ；而石膏F提高了20％ 。不同石膏的水泥配制的混凝土工作性能不同，下面分2種情況討論。
1)在混凝土擴(kuò)展度相近的條件下，在粉磨設(shè)備相同、比表面積相近及試驗(yàn)溫度相同的情況下3種石膏的水泥所配制混凝土的水灰比均表現(xiàn)為S>L>F，也就是說(shuō)水泥F和L對(duì)混凝土起到了一定的“減水”作用，如表3中混凝土(s4—2，L4—2，F(xiàn)1—2)、(s5—2，L5—2，F(xiàn)2—2)等，而且摻有F和L的水泥配制的混凝土粘聚性更好。盡管在相同條件下F和L的水泥28d強(qiáng)度均小于S，但是混凝土的28d強(qiáng)度卻相差不大，甚至水泥F的混凝土強(qiáng)度會(huì)超過(guò)水泥S的混凝土，如表3中混凝土(S1—
2，u 一2，F(xiàn)l一2)、(s5—2，L5—2，F(xiàn)2—2)、(S1—3，L1—3，F(xiàn)1—3)等。其主要原因是F和L水泥所配制的混凝土水灰比較小，能很好地抵消因水泥強(qiáng)度不足所帶來(lái)的負(fù)面影響，這一點(diǎn)充分體現(xiàn)了水泥F應(yīng)用于流動(dòng)混凝土?xí)r的優(yōu)越性。
2)在水灰比相同的條件下，不同石膏的水泥所配制的混凝土工作性能損失表現(xiàn)為S>L>F，如表4所示。
3．2 外加劑摻量和水灰比的影響
我們用同一種水泥，通過(guò)改變~’t,JJu劑摻量來(lái)控制水灰比，在相同擴(kuò)展度的情況下，外加劑從0；8％ ～1．2％ 以0．1％ 遞增試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：~’t,JJu劑摻量少時(shí)，混凝土的水灰比偏大，混凝土有輕微的離析現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為混凝土在流動(dòng)中砂漿從粗集料間隙中流出，擴(kuò)展邊緣有20～30mm寬的砂漿圓環(huán)帶，粗集料有輕微蓬集現(xiàn)象，混凝土的坍落度偏小，強(qiáng)度偏低，但是其工作性能損失相對(duì)要小一些；當(dāng)~一k-hn劑摻量較大時(shí)，混凝土水灰比較小，粘聚性好，坍落度較大，強(qiáng)度較高，但是混凝土的工作性能損失相對(duì)大一些。
3．3 水泥比表面積的影響
通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出：在其它相同的條件下，隨著比表面積的提高，3種石膏的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和膠砂流動(dòng)性能均有不同程度的增加，如表2中水泥(S1，S2)、(L1，L2)以及(F1，F(xiàn)2)等組。同時(shí)，無(wú)論是在相近擴(kuò)展度或相同水灰比的條件下，摻同種石膏的水泥比表面積的增加均會(huì)導(dǎo)致混凝土的工作性能損失增大，特別是在試驗(yàn)溫度稍高的條件下更加明顯，如表3中的混凝土(S1—2，S2—2)、(L1—2，L2—2)、(F1—2，F(xiàn)2—2)等組及表5。
但摻不同石膏的水泥隨著比表面積的提高其所配制的混凝土在工作性能損失量增加值卻要分2種情況：
i)在相同水灰比條件下，比表面積相近的水泥配制的混凝土工作性能損失量表現(xiàn)為S>L>F，而且隨著水泥比表面積同等程度的提高混凝土的工作性能損失增加值也呈現(xiàn)為S>L>F的趨勢(shì)，如表5中所示。這主要是因?yàn)殡S水泥比表面積增加，水泥中的石膏顆粒粒徑也變小，而3種石膏的易磨性為F>L>S，由于選擇性磨細(xì)作用，在水泥比表面積相近的情況下，水泥中石膏顆粒粒徑應(yīng)為S>L>F。因此，3種水泥中石膏F的粒徑最小，其溶解速度也相應(yīng)更快，能更好地緩解因水泥比表面積增加所帶來(lái)的水化速度加快、混凝土工作性能損失增加的負(fù)作用。
2)在相近的擴(kuò)展度的條件下，混凝土的工作性能損失量也表現(xiàn)為S> L>F，但混凝土的工作性能損失增加值可比性不強(qiáng)，這主要是因?yàn)榛炷恋挠盟坎煌斐傻?。試?yàn)還發(fā)現(xiàn)：水泥比表面積增加，混凝土保水性和粘聚性能更加良好，在擴(kuò)展度相近的情況下，混凝土的坍落度一般要大5～15mm， 同時(shí)水泥比表面積的增加，并未使混凝土的用水量明顯增加。相反，i：h于水泥9⋯R,t強(qiáng)度的增加，混凝土結(jié)構(gòu)的改善，使混凝土的28d強(qiáng)度明顯增加，如表3中混凝土(S1—1．S2一i)、(s4—1，s5—1)、(S1—2，S2—2)、(S4—2，S5—2)等，從而可以減少水泥用量。我們通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)： 當(dāng)水泥的比表面積由340m ／kg提高到380m ／kg時(shí)，可將外加劑摻量提高0．1％ ，水泥用量減少8％ ，用等量的Ⅱ級(jí)粉煤灰代替水泥，在保證相近即 展發(fā)明殺件卜，混凝土的水灰比和工作性能損失無(wú)明顯的增加，混凝土的28d強(qiáng)度能保持基本不變．且配制的混凝土在粘聚性和保水性方面有更大的優(yōu)勢(shì)。
3．4 溫度的影響
隨看試驗(yàn)溫度的增加，混凝土的工作性能損失會(huì)越來(lái)越大，如表3中的混凝土(S1—1，S1—2，S1—3)、(Ll一1，L1—2，L1—3)等組。試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)：在相同的粉磨設(shè)備和比表面積條件，將3種石膏的水泥配制成水灰比相同的混凝土?xí)r，各溫度下混凝土工作性再邑預(yù)矢均表現(xiàn)為S>L>F，但隨著溫度的升高，混凝土的工作性能損失增加值卻呈現(xiàn)S—L>F的趨勢(shì)，如表6所示。從這點(diǎn)看，溫度對(duì)石膏S和L的影響相對(duì)要大一些，而石膏F對(duì)溫度的適應(yīng)性要強(qiáng)一些，這與3種石膏的溶解度和溶解速度隨溫度的升高而增加程度個(gè)同有亙硬朗夫糸。在生產(chǎn)中，由于石膏L和F遇水后易成糊狀，給生產(chǎn)帶來(lái)諸多不便，因此可以考慮在溫度低的季節(jié)使用石膏S，而在溫度高的季節(jié)使用石膏F。
表6 不同溫度下混凝土lh擴(kuò)展度損失r W／C：0．45)I水泥品種 S4 L4 Fl 1l試驗(yàn)溫度／℃ l0±2 20±2 30±2 】0±2 20+2 o"4-’ 1n"4-’ ’n+’ 3O±2lIl lh擴(kuò)展度 損失／ ll0 l70 280 40 80 200 40 40 l20試驗(yàn)中我們也發(fā)現(xiàn)：在達(dá)到相近的擴(kuò)展度的條件下，低溫下配制的混凝土在粘聚性和保水性方面較溫度高時(shí)配制的要稍差一些，因此在保證混凝土可泵性的前提下，冬季可將混凝土的初始坍落度控制小一些，以(-1N vN±2O)～111～111為宜；而夏天以(2l0±20)mm為宜。
3．5 粉磨工藝和設(shè)備的影響
不同的粉磨工藝和設(shè)備以及研磨體級(jí)配，其磨制的水泥顆粒的均勻性系數(shù)凡值和特征粒徑 值以及球形度都是有差異的。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在石膏和2003．No．10比表面積相同的條件下，試驗(yàn)小磨粉磨的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量最小，而 2．4m X 13m球磨機(jī)磨制的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量最大，如表2中的水泥(S1，S3，S4)、(Ll，L3，L4)。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)：將熟料和石膏按比例混合粉磨，再將礦渣單獨(dú)粉磨，然后將兩者按比例混合均勻制成水泥F3，其強(qiáng)度兒LIp~仳EI合粉磨的水泥強(qiáng)度更高，所配制的混凝土流動(dòng)性、粘聚性和保水性更好、需水量減少、28d強(qiáng)度更高，如表3中(F2—1，F(xiàn)3—1)、(F2—2，F(xiàn)3—2)、(F2—3，F(xiàn)3—3)等組。這是因?yàn)榉謩e粉磨工藝能很好地控制礦渣顆粒和熟料顆粒的細(xì)度，使水泥中礦渣顆粒細(xì)度更小，其形狀也越接近圓球，顆粒表面更加光滑，再加上礦渣顆粒對(duì)水泥產(chǎn)生的分散效應(yīng)所致。在混合粉磨生產(chǎn)中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)摻礦渣的水泥較純硅酸鹽水泥其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增加、膠砂流度降低的情況，這主要也是由于混合粉磨工藝導(dǎo)致礦渣顆粒和熟料顆粒匹配不當(dāng)造成的。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，可以通過(guò)改變選粉機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)改變分離粒徑，以達(dá)到改變 值的目的；也可以通過(guò)改變系統(tǒng)風(fēng)量來(lái)改變選粉濃度， 以達(dá)到改變分離效率和凡信的目的。而工藝上，在有條件的情況下可以實(shí)行礦渣和熟料分別粉磨的方法，控制礦渣顆粒細(xì)度與熟料顆粒相近或比熟料顆粒稍粗，且同時(shí)控制好水泥的總體細(xì)度，這樣有利于提高水泥的工作性能和力學(xué)性能。
4 結(jié)論
I)摻有不同石膏的水泥對(duì)流動(dòng)混凝土的性能有較大的影響摻粉狀拖硫石膏F的水泥應(yīng)用到流動(dòng)混凝土中,無(wú)論是對(duì)溫度、比表面積和外加劑均比其它2種石膏有更好的適應(yīng)性。
2)不同粉磨工藝磨制的水泥性能上也存在差異，采取礦渣與熟料分別粉磨的工藝，其水泥所配制的流動(dòng)混凝土在工作性能和力學(xué)性能方面會(huì)更顯優(yōu)勢(shì)。
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