低热硅酸盐水泥石膏最佳掺量的研究

2013-02-01李长江

中国建材科技 2013年3期

李长江王敏

(1牡丹江北方水泥有限公司，牡丹江157000；2中国建筑材料科学研究总院，北京 100024)

石膏对传统硅酸盐水泥凝结时间的影响，并不与掺量成正比[1]。石膏掺量过少，不足以阻止C3A等矿物的快凝；只有将其掺量增加到一定数值，才有明显的缓凝作用。但是掺量过大，不但对增进缓凝效果作用不大，还会在水泥水化后期形成二次钙矾石，产生膨胀，严重时造成水泥安定性不良[2]。在水泥工业生产中，一般用同一熟料掺加石膏，分别粉磨至同一细度，进行凝结时间、不同龄期的强度性能试验。然后根据所得强度和SO3含量的关系曲线，结合各龄期情况考虑，选择在凝结时间正常能达到最高强度的SO3掺加量，作为最佳石膏掺量。本着这一指导思想，我们对低热硅酸盐水泥中的石膏最佳掺量问题进行了试验研究。

本试验所用低热硅酸盐水泥熟料采用石灰石，页岩、黄砂，硫酸渣进行配料。熟料化学成分及矿物组成见表1所示。

实验中低热硅酸盐水泥是先将上表中两种成分的熟料混合，粉磨至340m2/kg的比表面积，然后配入不同含量的二水石膏或硬石膏细粉充分混合，再进行有关物理性能试验。有关试验方案及试验结果见表2。

1 硬石膏

在SO3含量为1.5～4.0%的范围内，配硬石膏的低热硅酸盐水泥的凝结时间，都是正常的。当水泥SO3含量<2.5%时，水泥凝结时间、无论初凝和终凝，随水泥中SO3含量的增加而加长；当SO3>3.0%后，水泥的凝结时间则没有什么明显的变化。这说明硬石膏的掺量，在水泥中SO3达到2.5～3.0%时就可达到比较好的缓凝效果。

当SO3含量增加时，低热硅酸盐水泥早强提高，但当SO3>3.5%后水泥的早强增幅不大。水泥28天龄期强度受SO3含量的影响不大，仅当SO3>3.5%水泥28天强度有所降低。这说明低热硅酸盐水泥硬石膏的掺量不宜使SO3>3.5%。

此外，在1.5～3.5%的SO3含量范围内，水泥砂浆流动度随SO3增加而提高；水泥需水量，在SO3<3.0%时随SO3的增加而减小，SO3含量从3.0%增加到3.5%，需水量略有增加。

可以确定，以硬石膏作缓凝剂的低热硅酸盐水泥，其最佳石膏掺量，以水泥中SO3含量计算，在2.5～3.5%的范围内。在此条件下，水泥的凝结时间正常，早期强度较高，28天强度理想，而且水泥需水量低，流动性能好。

表1 熟料化学成分及矿物组成

表2 不同石膏掺量条件下低热硅酸盐水泥的物理性能

2 二水石膏

在SO3含量于1.5～4.0%的取值范围内，以二水石膏作缓凝剂的低热硅酸盐水泥，随水泥中SO3含量的变化，凝结时间没有显著变化，凝结时间都很正常。说明配二水石膏的低热硅酸盐水泥，即使水泥中SO3仅1.5%，从缓凝效果上就已经足够。在以二水石膏作缓凝剂时，和硬石膏相比，水泥中SO3含量可以控制在一个相对较低的取值范围内。

配以二水石膏的低热硅酸盐水泥，其早期强度性能随石膏掺量的变化而表现出来的规律性和配以硬石膏作缓凝剂的情况基本相同。水泥的3、7天强度随水泥中SO3含量的增加而逐步提高，大约在SO3=3.0～3.5%的范围达到最大值。但是水泥28天强度随石膏掺量的变化和配硬石膏的低热硅酸盐水泥相比则有所不同，当SO3含量从1.5%增加到2.0%，水泥强度有较大幅度；当SO3=2.0～3.0%时，28天强度基本保持不变；当SO3>3.0%时水泥28天强度没随SO3的增加反而缓慢降低。当SO3=2.0～3.0%，水泥的28天强度要高。