硬石膏對自應力硫鋁酸鹽水泥影響
2010-12-09 00:00
1 引言
自應力硫鋁酸鹽水泥主要用于生產(chǎn)自應力輸水管等。它的穩(wěn)定期對制管影響較大,水泥穩(wěn)定期長必然導致水泥后期自應力值增長較大,制管廠難以控制水泥自應力值,給水泥壓力管生產(chǎn)帶來后期爆管的隱患。近年來的研究結果表明,自應力水泥的穩(wěn)定期應嚴格控制,并進行量化,即控制水泥最終自應力值。由于國家建材行業(yè)標準ZBQ11006-87對水泥的穩(wěn)定期沒有明確規(guī)定,因此中國建材院對原水泥標準重新進行修改。
在新水泥標準中,最終自應力值評定方法和指標是一個至關重要的指標,若水泥最終自應力值評定不合格,判為不合格品。影響水泥穩(wěn)定期的因素是諸多的,如原材料化學成分、生料配比、熟料燒成、熟料化學成分、R2O、石膏等。自應力硫鋁酸鹽水泥二水石膏摻量較大,占水泥摻量30%～50%,若二水石膏不純,含有一定量的硬石膏,那么會對水泥穩(wěn)定期造成較大的影響。筆者從硬石膏這方面進行了試驗研究。
自應力硫鋁酸鹽水泥主要用于生產(chǎn)自應力輸水管等。它的穩(wěn)定期對制管影響較大,水泥穩(wěn)定期長必然導致水泥后期自應力值增長較大,制管廠難以控制水泥自應力值,給水泥壓力管生產(chǎn)帶來后期爆管的隱患。近年來的研究結果表明,自應力水泥的穩(wěn)定期應嚴格控制,并進行量化,即控制水泥最終自應力值。由于國家建材行業(yè)標準ZBQ11006-87對水泥的穩(wěn)定期沒有明確規(guī)定,因此中國建材院對原水泥標準重新進行修改。
在新水泥標準中,最終自應力值評定方法和指標是一個至關重要的指標,若水泥最終自應力值評定不合格,判為不合格品。影響水泥穩(wěn)定期的因素是諸多的,如原材料化學成分、生料配比、熟料燒成、熟料化學成分、R2O、石膏等。自應力硫鋁酸鹽水泥二水石膏摻量較大,占水泥摻量30%～50%,若二水石膏不純,含有一定量的硬石膏,那么會對水泥穩(wěn)定期造成較大的影響。筆者從硬石膏這方面進行了試驗研究。
2 原料及實驗方法
2.1 原料
硫鋁酸鹽水泥熟料、二水石膏和天然硬石膏的化學成分見表1。
表1 原料化學成分(%)
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名稱 |
Loss |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
TiO2 |
SO3 |
∑ | ||||||||||||||||||||||||||||||
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|
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|
|
|
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|
|
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2.2 水泥配比方案及水泥化學成分
水泥配比方案及水泥化學成分見表2。
2.3 實驗方法
水泥按國家建材行業(yè)標準JC453-92〈自應力水泥物理檢驗方法〉進行檢驗。
3 結果與討論
3.1 檢驗結果
檢驗結果見表3。
表2 水泥配比方案及化學成分(%)
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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表3 水泥檢驗結果
|
名稱 |
比表面積
(cm2/g) |
凝結時間（h∶min〕 |
水灰比 |
自應力值（MPa〕 | ||||||||
|
初凝 |
終凝 |
3d |
7d |
14d |
21d |
28d |
35d |
60d |
120d | |||
|
GA-1 |
4580 |
1∶19 |
1∶42 |
0.39 |
2.64 |
3.41 |
3.61 |
3.67 |
3.74 |
3.76 |
3.98 |
4.09 |
|
GA-2 |
4390 |
1∶22 |
1∶32 |
0.39 |
2.66 |
3.76 |
4.09 |
4.15 |
4.23 |
4.34 |
4.81 |
5.14 |
|
GA-3 |
4530 |
1∶13 |
1∶30 |
0.39 |
2.31 |
3.13 |
3.47 |
3.52 |
6.61 |
3.93 |
3.98 |
4.53 |
|
GA-4 |
4240 |
1∶15 |
1∶23 |
0.39 |
2.06 |
2.77 |
2.95 |
3.02 |
3.08 |
3.57 |
3.63 |
4.15 |
3.2 按新標準最終自應力值評定方法評定
根據(jù)表4檢驗結果GA-1水泥數(shù)據(jù),以齡期為橫坐標,自應力值為縱坐標作圖,見下圖。
GA-1 自應力水泥齡期與自應力值曲線圖
根據(jù)圖1曲線,以25、31d齡期找出自應力值分別為3.71MPa、3.75MPa,代入公式求GA-1水泥28d自應力值增進率
3.75-3.17
K1=——————=0.0067(MPa/d)<0.0070MPa/d,判GA-1水泥合格。
6
同樣方法求得GA-2自應力水泥28d自應力值增進率:K2=0.015(MPa/d)>0.0070MPa/d,不合格，判GA－2水泥為不合格品。
GA-3自應力水泥28d自應力值增進率:K3=0.02(MPa/d)>0.0070MPa/d,不合格,判GA-3水泥為不合格品。
GA-4自應力水泥28d自應力增進率:K4=0.0283(MPa/d)>0.0070MPa/d,不合格,判GA-4水泥為不合格品。
3.3 硬石膏對自應力硫鋁酸鹽水泥穩(wěn)定期影響分析
在自應力水泥SO3含量基本不變的情況下(詳見表3水泥化學成分),隨著硬石膏摻量增加,水泥的穩(wěn)定期越來越長,水泥28d自應力值增進率越來越大,即K1234。水泥GA-1在沒有摻硬石膏的情況下，K1=0.0067MPa/d<0.0070MPa/d，根據(jù)水泥新標準(討論稿)），水泥最終自應力值評定合格，其余水泥K2、K3、K4均大于0.0070MPa/d，水泥最終自應力值評定不合格，判水泥為不合格品。更值得注意的是摻硬石膏的自應力水泥后期（2～3個月）自應力值增進率較大，仍沒有穩(wěn)定，詳見表4中GA－2、GA－3、GA－4水泥。因此硬石膏對自應力硫鋁酸鹽水泥穩(wěn)定期影響較大，主要原因是二水石膏與硬石膏溶解度不同。
3.4 二水石膏夾雜硬石膏的判別方法
可通過檢測二水石膏結晶水（H）判斷是否夾雜磷石膏。二水石膏分子式CaSO4·2H2O，通過換算，純二水石膏結晶水計算值為：
（1）式SO3為二水石膏SO3檢測值。
若檢測二水石膏結晶水小于理論計算值，說明二水石膏中含有一定量的硬石膏。根據(jù)我廠多年生產(chǎn)經(jīng)驗，控制二水石膏結晶水H計算－H實測≤0.5%，否則不能用于生產(chǎn)自應力水泥。
4 結論
（1）硬石膏對自應力硫鋁酸鹽水泥穩(wěn)定期影響較大，在一定范圍內(nèi)其含量越高水泥穩(wěn)定期越長。
（2）用于生產(chǎn)自應力硫鋁酸鹽水泥的二水石膏不能夾雜硬石膏。其判別方法為：根據(jù)純二水石膏結晶水（H）為0.45×SO3％，若檢測二水石膏結晶水小于理論計算值，說明二水石膏含有一定量的硬石膏。因此，二水石膏的質量除SO3含量達到要求外，還應控制其結晶水H計算－H實測≤0.5%。
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