硬石膏对自应力硫铝酸盐水泥影响
2010-12-09 00:00
1 引言
自应力硫铝酸盐水泥主要用于生产自应力输水管等。它的稳定期对制管影响较大,水泥稳定期长必然导致水泥后期自应力值增长较大,制管厂难以控制水泥自应力值,给水泥压力管生产带来后期爆管的隐患。近年来的研究结果表明,自应力水泥的稳定期应严格控制,并进行量化,即控制水泥最终自应力值。由于国家建材行业标准ZBQ11006-87对水泥的稳定期没有明确规定,因此中国建材院对原水泥标准重新进行修改。
在新水泥标准中,最终自应力值评定方法和指标是一个至关重要的指标,若水泥最终自应力值评定不合格,判为不合格品。影响水泥稳定期的因素是诸多的,如原材料化学成分、生料配比、熟料烧成、熟料化学成分、R2O、石膏等。自应力硫铝酸盐水泥二水石膏掺量较大,占水泥掺量30%～50%,若二水石膏不纯,含有一定量的硬石膏,那么会对水泥稳定期造成较大的影响。笔者从硬石膏这方面进行了试验研究。
自应力硫铝酸盐水泥主要用于生产自应力输水管等。它的稳定期对制管影响较大,水泥稳定期长必然导致水泥后期自应力值增长较大,制管厂难以控制水泥自应力值,给水泥压力管生产带来后期爆管的隐患。近年来的研究结果表明,自应力水泥的稳定期应严格控制,并进行量化,即控制水泥最终自应力值。由于国家建材行业标准ZBQ11006-87对水泥的稳定期没有明确规定,因此中国建材院对原水泥标准重新进行修改。
在新水泥标准中,最终自应力值评定方法和指标是一个至关重要的指标,若水泥最终自应力值评定不合格,判为不合格品。影响水泥稳定期的因素是诸多的,如原材料化学成分、生料配比、熟料烧成、熟料化学成分、R2O、石膏等。自应力硫铝酸盐水泥二水石膏掺量较大,占水泥掺量30%～50%,若二水石膏不纯,含有一定量的硬石膏,那么会对水泥稳定期造成较大的影响。笔者从硬石膏这方面进行了试验研究。
2 原料及实验方法
2.1 原料
硫铝酸盐水泥熟料、二水石膏和天然硬石膏的化学成分见表1。
表1 原料化学成分(%)
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名称 |
Loss |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
TiO2 |
SO3 |
∑ | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.2 水泥配比方案及水泥化学成分
水泥配比方案及水泥化学成分见表2。
2.3 实验方法
水泥按国家建材行业标准JC453-92〈自应力水泥物理检验方法〉进行检验。
3 结果与讨论
3.1 检验结果
检验结果见表3。
表2 水泥配比方案及化学成分(%)
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表3 水泥检验结果
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名称 |
比表面积
(cm2/g) |
凝结时间（h∶min〕 |
水灰比 |
自应力值（MPa〕 | ||||||||
|
初凝 |
终凝 |
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 按新标准最终自应力值评定方法评定
根据表4检验结果GA-1水泥数据,以龄期为横坐标,自应力值为纵坐标作图,见下图。
GA-1 自应力水泥龄期与自应力值曲线图
根据图1曲线,以25、31d龄期找出自应力值分别为3.71MPa、3.75MPa,代入公式求GA-1水泥28d自应力值增进率
3.75-3.17
K1=——————=0.0067(MPa/d)<0.0070MPa/d,判GA-1水泥合格。
6
同样方法求得GA-2自应力水泥28d自应力值增进率:K2=0.015(MPa/d)>0.0070MPa/d,不合格，判GA－2水泥为不合格品。
GA-3自应力水泥28d自应力值增进率:K3=0.02(MPa/d)>0.0070MPa/d,不合格,判GA-3水泥为不合格品。
GA-4自应力水泥28d自应力增进率:K4=0.0283(MPa/d)>0.0070MPa/d,不合格,判GA-4水泥为不合格品。
3.3 硬石膏对自应力硫铝酸盐水泥稳定期影响分析
在自应力水泥SO3含量基本不变的情况下(详见表3水泥化学成分),随着硬石膏掺量增加,水泥的稳定期越来越长,水泥28d自应力值增进率越来越大,即K1234。水泥GA-1在没有掺硬石膏的情况下，K1=0.0067MPa/d<0.0070MPa/d，根据水泥新标准(讨论稿)），水泥最终自应力值评定合格，其余水泥K2、K3、K4均大于0.0070MPa/d，水泥最终自应力值评定不合格，判水泥为不合格品。更值得注意的是掺硬石膏的自应力水泥后期（2～3个月）自应力值增进率较大，仍没有稳定，详见表4中GA－2、GA－3、GA－4水泥。因此硬石膏对自应力硫铝酸盐水泥稳定期影响较大，主要原因是二水石膏与硬石膏溶解度不同。
3.4 二水石膏夹杂硬石膏的判别方法
可通过检测二水石膏结晶水（H）判断是否夹杂磷石膏。二水石膏分子式CaSO4·2H2O，通过换算，纯二水石膏结晶水计算值为：
（1）式SO3为二水石膏SO3检测值。
若检测二水石膏结晶水小于理论计算值，说明二水石膏中含有一定量的硬石膏。根据我厂多年生产经验，控制二水石膏结晶水H计算－H实测≤0.5%，否则不能用于生产自应力水泥。
4 结论
（1）硬石膏对自应力硫铝酸盐水泥稳定期影响较大，在一定范围内其含量越高水泥稳定期越长。
（2）用于生产自应力硫铝酸盐水泥的二水石膏不能夹杂硬石膏。其判别方法为：根据纯二水石膏结晶水（H）为0.45×SO3％，若检测二水石膏结晶水小于理论计算值，说明二水石膏含有一定量的硬石膏。因此，二水石膏的质量除SO3含量达到要求外，还应控制其结晶水H计算－H实测≤0.5%。
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