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工業(yè)氟石膏作水泥緩凝劑對(duì)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(guó)混凝土網(wǎng)轉(zhuǎn)自韶峰水泥集團(tuán)  作者:陳小迅
核心提示:工業(yè)氟石膏作水泥緩凝劑對(duì)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?jī)H為0.3%左右。我國(guó)早在1956年就對(duì)氟石膏進(jìn)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(shí)施的《水泥企業(yè)質(zhì)量管理規(guī)程》第l9條規(guī)定:“使用化學(xué)副產(chǎn)石膏應(yīng)經(jīng)過充分試驗(yàn)研究,并經(jīng)過省級(jí)或省級(jí)以上權(quán)威機(jī)構(gòu)鑒定”。對(duì)于氟石膏,我公司采取積極研究、慎重使用的態(tài)度,進(jìn)行了以氟石膏、天然石膏作水泥緩凝劑的試驗(yàn),探討其對(duì)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(jiǎn)稱為氟石膏水泥或天然石膏水泥。

  1 水泥試驗(yàn)

  1.1 試驗(yàn)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(xué)分析見表1,熟料的礦物組成和率值見表2。

  1.2 試驗(yàn)方法

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

  注:本試驗(yàn)的最初設(shè)計(jì)方案是以相同S0,含量來確定石青參量。但試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)氟石膏水泥s0,的含量難以準(zhǔn)確、及時(shí)地測(cè)定,主要原因是氟石膏中含有氟離子,用離子交換法測(cè)定S0,會(huì)使測(cè)定結(jié)果信高,如果使用重量法時(shí),則耗時(shí)較長(zhǎng)(10h左右),在實(shí)際生產(chǎn)控崩中難以實(shí)現(xiàn)及時(shí)性和經(jīng)濟(jì)性,因此在試驗(yàn)方案中修改為:以石膏摻量完全相同作對(duì)比試驗(yàn)。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(yàn)。

  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(yàn)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(qiáng)度增加約1MPa,因該試驗(yàn)的實(shí)際值與中心值的偏差不大,故未對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。水泥物檢結(jié)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(xué)成分分析,摻天然石膏的水泥SO,含量應(yīng)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(yàn)SO,檢測(cè)采用離子交換法,氟石膏中含有的氟離子導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高。

  2)所有樣品的安定性都合格,凝結(jié)時(shí)間相差不大。但國(guó)內(nèi)有資料表明,氟石膏會(huì)導(dǎo)致水泥凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng),應(yīng)引起足夠的注意。

  3)強(qiáng)度對(duì)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(shí)強(qiáng)度略有升高外,濕法線氟石膏水泥28d抗壓強(qiáng)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(qiáng)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(zhì)區(qū)別。

  2 混凝土試驗(yàn)

  2.1 試驗(yàn)材料

  水泥:上述試驗(yàn)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(jí)配;

  砂:河砂,細(xì)度模數(shù)2.9;

  水:自來水。

  2.2 試驗(yàn)方法

  混凝土試驗(yàn)配比為:

  水泥:砂:碎石:水=330:678:l 157:185混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果見表5,檢測(cè)值為平行試驗(yàn)的平均值,混凝土試件作標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。

  2.3 分析

  從混凝土的試驗(yàn)結(jié)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(shí)損失、凝結(jié)時(shí)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(xiàng)指標(biāo)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(qiáng)度方面,兩者相差不大。

  3 水泥與減水劑的適應(yīng)性試驗(yàn)

  減水劑與水泥的適應(yīng)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(yīng)的減水劑,往往要進(jìn)行大量的混凝土試驗(yàn),我們?cè)诙嗄甑幕炷猎囼?yàn)中發(fā)現(xiàn),以水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)方法為基礎(chǔ),加做經(jīng)時(shí)流動(dòng)度的方法,就可以判斷其適應(yīng)性。

  試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法(GB/T8077—2000)。

  試驗(yàn)方法:按水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)方法測(cè)出流動(dòng)度后,把凈漿倒入玻璃容器并加蓋,靜置30rain后重復(fù)流動(dòng)度試驗(yàn),測(cè)其經(jīng)時(shí)流動(dòng)度,觀察凈漿狀況,包括凈漿有無異常凝結(jié)、泌水多少等,以判定其適應(yīng)性。

  3.1 試驗(yàn)材料及結(jié)果

  水泥:上述試驗(yàn)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(fù)合類,主要成分為萘和木鈣。

  試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表6。

  3.2 分析

  我們挑選復(fù)合了木鈣成分的減水劑,是因?yàn)楹锯}的減水劑與摻不同石膏的水泥適應(yīng)性差別較大。由表6可見,干法線的氟石膏水泥適應(yīng)性好,其流動(dòng)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(duì)合理;其次,干法熟料冷卻快(干法線設(shè)計(jì)為水平推動(dòng)篦式冷卻機(jī),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(yīng)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(duì)較少,其影響也相對(duì)變小。

  4 結(jié)論

  從水泥試驗(yàn)、混凝土試驗(yàn)和減水劑適應(yīng)性試驗(yàn)來看,氟石膏水泥的性能基本正常,未發(fā)現(xiàn)氟石膏導(dǎo)致水泥、混凝土凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)的現(xiàn)象,并且,干法的氟石膏水泥有些指標(biāo)甚至高于天然石膏水泥,如與減水劑的適應(yīng)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(diào)整氟石膏摻量、熟料礦物組成等進(jìn)行改善。

 
 
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