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工業(yè)氟石膏作水泥緩凝劑對水泥和混凝土性能影響的研究

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2008-06-05  來源:中國混凝土網(wǎng)轉自韶峰水泥集團  作者:陳小迅
核心提示:工業(yè)氟石膏作水泥緩凝劑對水泥和混凝土性能影響的研究
  氟石膏是用螢石(CaF2)與硫酸(H SO4)制取氫氟酸(HF)過程中的副產(chǎn)品,含有少量的caF2(一般在6.5%左右),用作緩凝劑的氟石膏在水泥中摻量為4.0% ~4.5% ,則caF2在水泥中的含量僅為0.3%左右。我國早在1956年就對氟石膏進行了研究使用,并在東北部分水泥廠推廣使用。根據(jù)2002年實施的《水泥企業(yè)質量管理規(guī)程》第l9條規(guī)定:“使用化學副產(chǎn)石膏應經(jīng)過充分試驗研究,并經(jīng)過省級或省級以上權威機構鑒定”。對于氟石膏,我公司采取積極研究、慎重使用的態(tài)度,進行了以氟石膏、天然石膏作水泥緩凝劑的試驗,探討其對水泥和混凝土性能的影響。為敘述方便,將摻氟石膏或天然石膏作緩凝劑的水泥簡稱為氟石膏水泥或天然石膏水泥。

  1 水泥試驗

  1.1 試驗材料

  熟料:本公司濕法線和新型干法線生產(chǎn)的熟料; 

  礦渣:符合GB/T 203—94(用于水泥中的?;郀t礦渣);

  天然石膏:以CaSO4•2H2O和CaSO4為主要成分的天然礦石;

  氟石膏:湘鄉(xiāng)鋁廠制取氫氟酸過程中的副產(chǎn)品,主要成分為CaSO。的粉狀物料;

  石灰石:本公司生產(chǎn)用礦石。材料的化學分析見表1,熟料的礦物組成和率值見表2。

  1.2 試驗方法

  上述材料經(jīng)破碎后混合均勻,配比見表3,分別進行小磨試驗,比表面積控制值為(340±10)mZ/kg,試樣檢測值為2套試驗的平均值。

  注:本試驗的最初設計方案是以相同S0,含量來確定石青參量。但試驗中發(fā)現(xiàn)氟石膏水泥s0,的含量難以準確、及時地測定,主要原因是氟石膏中含有氟離子,用離子交換法測定S0,會使測定結果信高,如果使用重量法時,則耗時較長(10h左右),在實際生產(chǎn)控崩中難以實現(xiàn)及時性和經(jīng)濟性,因此在試驗方案中修改為:以石膏摻量完全相同作對比試驗。所有配比的水泥都分別制成小磨樣品60kg,取其中10kg做水泥物檢,其余50kg做混凝土試驗。

  1.3 分析

  小磨控制的比表面積為(340±10)m /kg,根據(jù)以往的試驗數(shù)據(jù)分析, 比表面積在300~400m /kg范圍,比表面積每升高10 m /kg,28d抗壓強度增加約1MPa,因該試驗的實際值與中心值的偏差不大,故未對數(shù)據(jù)進行修正。水泥物檢結果見表4。

  1)在物料配比相同的情況下,根據(jù)已知的石膏化學成分分析,摻天然石膏的水泥SO,含量應高于氟石膏水泥,但從表中數(shù)據(jù)看,情況相反。原因是本試驗SO,檢測采用離子交換法,氟石膏中含有的氟離子導致測定結果偏高。

  2)所有樣品的安定性都合格,凝結時間相差不大。但國內有資料表明,氟石膏會導致水泥凝結時間延長,應引起足夠的注意。

  3)強度對比見圖l。

  從圖l中可以看出,除干法線P•O 42.5水泥在摻氟石膏時強度略有升高外,濕法線氟石膏水泥28d抗壓強度均略有下降。其中,濕法P•C 32.5水泥降幅最大,為7% ,干法線28d抗壓強度升幅最大,也為7% 。

  4)綜合考慮,在水泥物理常規(guī)性能中,氟石膏水泥與天然石膏水泥無本質區(qū)別。

  2 混凝土試驗

  2.1 試驗材料

  水泥:上述試驗材料打制的小磨樣品,分為天然石膏水泥與氟石膏水泥;

  碎石:石灰石,粒徑為5~25mm,連續(xù)級配;

  砂:河砂,細度模數(shù)2.9;

  水:自來水。

  2.2 試驗方法

  混凝土試驗配比為:

  水泥:砂:碎石:水=330:678:l 157:185混凝土性能試驗結果見表5,檢測值為平行試驗的平均值,混凝土試件作標準養(yǎng)護。

  2.3 分析

  從混凝土的試驗結果來看,氟石膏水泥拌制的混凝土的泌水率、坍落度及經(jīng)時損失、凝結時間都在正常范圍;與天然石膏水泥拌制的混凝土比較,在綜合和易性的3項指標方面,干法線的P•O 42.5氟石膏水泥略好于天然石膏水泥,而濕法線的氟石膏水泥則略差;在強度方面,兩者相差不大。

  3 水泥與減水劑的適應性試驗

  減水劑與水泥的適應性是困擾混凝土施工的重要問題,很多攪拌站為了找出與水泥相適應的減水劑,往往要進行大量的混凝土試驗,我們在多年的混凝土試驗中發(fā)現(xiàn),以水泥凈漿流動度試驗方法為基礎,加做經(jīng)時流動度的方法,就可以判斷其適應性。

  試驗標準:混凝土外加劑勻質性試驗方法(GB/T8077—2000)。

  試驗方法:按水泥凈漿流動度試驗方法測出流動度后,把凈漿倒入玻璃容器并加蓋,靜置30rain后重復流動度試驗,測其經(jīng)時流動度,觀察凈漿狀況,包括凈漿有無異常凝結、泌水多少等,以判定其適應性。

  3.1 試驗材料及結果

  水泥:上述試驗材料打制的小磨樣品,分為天然石膏水泥與氟石膏水泥。

  水:自來水。

  減水劑:復合類,主要成分為萘和木鈣。

  試驗數(shù)據(jù)見表6。

  3.2 分析

  我們挑選復合了木鈣成分的減水劑,是因為含木鈣的減水劑與摻不同石膏的水泥適應性差別較大。由表6可見,干法線的氟石膏水泥適應性好,其流動度30min無損失,主要原因是:干法熟料的燒成溫度高,礦物晶體發(fā)育良好,fCaO含量低(見表1),從表2中看出,盡管干法、濕法熟料中C,S+C:S總量相差不大,但干法的比例相對合理;其次,干法熟料冷卻快(干法線設計為水平推動篦式冷卻機,現(xiàn)已改造成空氣梁冷卻形式),玻璃體含量較高。濕法線的氟石膏水泥與減水劑適應性普遍要差于天然石膏水泥,但其P•C 32.5水泥的差別不明顯,原因可能是濕法P•C32.5水泥的熟料相對較少,其影響也相對變小。

  4 結論

  從水泥試驗、混凝土試驗和減水劑適應性試驗來看,氟石膏水泥的性能基本正常,未發(fā)現(xiàn)氟石膏導致水泥、混凝土凝結時間延長的現(xiàn)象,并且,干法的氟石膏水泥有些指標甚至高于天然石膏水泥,如與減水劑的適應性方面。濕法氟石膏水泥在這方面略遜于天然石膏水泥,但我們可以通過調整氟石膏摻量、熟料礦物組成等進行改善。

 
 
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