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工业氟石膏作水泥缓凝剂对水泥和混凝土性能影响的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2008-06-05  来源:中国混凝土网转自韶峰水泥集团  作者:陈小迅
核心提示:工业氟石膏作水泥缓凝剂对水泥和混凝土性能影响的研究
  氟石膏是用萤石(CaF2)与硫酸(H SO4)制取氢氟酸(HF)过程中的副产品,含有少量的caF2(一般在6.5%左右),用作缓凝剂的氟石膏在水泥中掺量为4.0% ~4.5% ,则caF2在水泥中的含量仅为0.3%左右。我国早在1956年就对氟石膏进行了研究使用,并在东北部分水泥厂推广使用。根据2002年实施的《水泥企业质量管理规程》第l9条规定:“使用化学副产石膏应经过充分试验研究,并经过省级或省级以上权威机构鉴定”。对于氟石膏,我公司采取积极研究、慎重使用的态度,进行了以氟石膏、天然石膏作水泥缓凝剂的试验,探讨其对水泥和混凝土性能的影响。为叙述方便,将掺氟石膏或天然石膏作缓凝剂的水泥简称为氟石膏水泥或天然石膏水泥。

  1 水泥试验

  1.1 试验材料

  熟料:本公司湿法线和新型干法线生产的熟料; 

  矿渣:符合GB/T 203—94(用于水泥中的粒化高炉矿渣);

  天然石膏:以CaSO4•2H2O和CaSO4为主要成分的天然矿石;

  氟石膏:湘乡铝厂制取氢氟酸过程中的副产品,主要成分为CaSO。的粉状物料;

  石灰石:本公司生产用矿石。材料的化学分析见表1,熟料的矿物组成和率值见表2。

  1.2 试验方法

  上述材料经破碎后混合均匀,配比见表3,分别进行小磨试验,比表面积控制值为(340±10)mZ/kg,试样检测值为2套试验的平均值。

  注:本试验的最初设计方案是以相同S0,含量来确定石青参量。但试验中发现氟石膏水泥s0,的含量难以准确、及时地测定,主要原因是氟石膏中含有氟离子,用离子交换法测定S0,会使测定结果信高,如果使用重量法时,则耗时较长(10h左右),在实际生产控崩中难以实现及时性和经济性,因此在试验方案中修改为:以石膏掺量完全相同作对比试验。所有配比的水泥都分别制成小磨样品60kg,取其中10kg做水泥物检,其余50kg做混凝土试验。

  1.3 分析

  小磨控制的比表面积为(340±10)m /kg,根据以往的试验数据分析, 比表面积在300~400m /kg范围,比表面积每升高10 m /kg,28d抗压强度增加约1MPa,因该试验的实际值与中心值的偏差不大,故未对数据进行修正。水泥物检结果见表4。

  1)在物料配比相同的情况下,根据已知的石膏化学成分分析,掺天然石膏的水泥SO,含量应高于氟石膏水泥,但从表中数据看,情况相反。原因是本试验SO,检测采用离子交换法,氟石膏中含有的氟离子导致测定结果偏高。

  2)所有样品的安定性都合格,凝结时间相差不大。但国内有资料表明,氟石膏会导致水泥凝结时间延长,应引起足够的注意。

  3)强度对比见图l。

  从图l中可以看出,除干法线P•O 42.5水泥在掺氟石膏时强度略有升高外,湿法线氟石膏水泥28d抗压强度均略有下降。其中,湿法P•C 32.5水泥降幅最大,为7% ,干法线28d抗压强度升幅最大,也为7% 。

  4)综合考虑,在水泥物理常规性能中,氟石膏水泥与天然石膏水泥无本质区别。

  2 混凝土试验

  2.1 试验材料

  水泥:上述试验材料打制的小磨样品,分为天然石膏水泥与氟石膏水泥;

  碎石:石灰石,粒径为5~25mm,连续级配;

  砂:河砂,细度模数2.9;

  水:自来水。

  2.2 试验方法

  混凝土试验配比为:

  水泥:砂:碎石:水=330:678:l 157:185混凝土性能试验结果见表5,检测值为平行试验的平均值,混凝土试件作标准养护。

  2.3 分析

  从混凝土的试验结果来看,氟石膏水泥拌制的混凝土的泌水率、坍落度及经时损失、凝结时间都在正常范围;与天然石膏水泥拌制的混凝土比较,在综合和易性的3项指标方面,干法线的P•O 42.5氟石膏水泥略好于天然石膏水泥,而湿法线的氟石膏水泥则略差;在强度方面,两者相差不大。

  3 水泥与减水剂的适应性试验

  减水剂与水泥的适应性是困扰混凝土施工的重要问题,很多搅拌站为了找出与水泥相适应的减水剂,往往要进行大量的混凝土试验,我们在多年的混凝土试验中发现,以水泥净浆流动度试验方法为基础,加做经时流动度的方法,就可以判断其适应性。

  试验标准:混凝土外加剂匀质性试验方法(GB/T8077—2000)。

  试验方法:按水泥净浆流动度试验方法测出流动度后,把净浆倒入玻璃容器并加盖,静置30rain后重复流动度试验,测其经时流动度,观察净浆状况,包括净浆有无异常凝结、泌水多少等,以判定其适应性。

  3.1 试验材料及结果

  水泥:上述试验材料打制的小磨样品,分为天然石膏水泥与氟石膏水泥。

  水:自来水。

  减水剂:复合类,主要成分为萘和木钙。

  试验数据见表6。

  3.2 分析

  我们挑选复合了木钙成分的减水剂,是因为含木钙的减水剂与掺不同石膏的水泥适应性差别较大。由表6可见,干法线的氟石膏水泥适应性好,其流动度30min无损失,主要原因是:干法熟料的烧成温度高,矿物晶体发育良好,fCaO含量低(见表1),从表2中看出,尽管干法、湿法熟料中C,S+C:S总量相差不大,但干法的比例相对合理;其次,干法熟料冷却快(干法线设计为水平推动篦式冷却机,现已改造成空气梁冷却形式),玻璃体含量较高。湿法线的氟石膏水泥与减水剂适应性普遍要差于天然石膏水泥,但其P•C 32.5水泥的差别不明显,原因可能是湿法P•C32.5水泥的熟料相对较少,其影响也相对变小。

  4 结论

  从水泥试验、混凝土试验和减水剂适应性试验来看,氟石膏水泥的性能基本正常,未发现氟石膏导致水泥、混凝土凝结时间延长的现象,并且,干法的氟石膏水泥有些指标甚至高于天然石膏水泥,如与减水剂的适应性方面。湿法氟石膏水泥在这方面略逊于天然石膏水泥,但我们可以通过调整氟石膏掺量、熟料矿物组成等进行改善。

 
 
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