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C3A和半水石膏含量與水泥標準稠度用水量的關系_技術交流_遼寧天寶華瑞建材有限公司
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    C3A和半水石膏含量與水泥標準稠度用水量的關系

    文章來源:lntbhr 更新時間:2017/09/04

      水泥標準稠度用水量是衡量水泥工作性能優劣的指標之一。一般來說,水泥標準稠度用水量小,則混凝土單位需水量少,外加劑摻加量少,強度高,耐久性比較好。因此,近年來,有關水泥標準稠度用水量的問題越來越引起人們的重視,特別在兩廣地區,混凝土行業總是希望水泥的需水量越小越好 [1-2]。
      目前,雖然國內外已經有很多學者對關于C3A和石膏含量對水泥標準稠度用水量的影響給出了很多定性的解釋,而關于定量方面的試驗數據往往只限于試驗小磨資料,工業生產數據相對較少。但是實驗室的小磨數據往往局限于磨機規格等原因,與實際生產的數據對應性較差,有些甚至有相反的結論。本文通過實際工業生產資料匯總,討論了C3A和半水石膏與水泥標準稠度用水量的關系,供同行參考。
      1、C3A含量與熟料標準稠度用水量的關系
      P·O42.5及其以上強度等級水泥中,熟料所占比例大,因此其標準稠度用水量很大程度上取決于熟料標準稠度用水量。眾所周知,熟料礦物中C3A活性最高,與水接觸能迅速發生水化反應,因此它對水泥的早期水化和混凝土的流變性影響較大[3]。引用的文獻[1]熟料C3A含量與其標準稠度用水量的關系見圖1。

      從圖1中可以看出,隨著C3A含量的增加,熟料的標準稠度用水量也增加,兩者呈線性關系。但是在實際生產中,熟料中C3A含量往往在7%~9%,熟料需水量也在23%~26%左右,與圖1的對應關系較差。
      圖2是廣東某些廠在相同的一段時間內,熟料中C3A含量與熟料標準稠度用水量的關系。這幾個廠的位置較近,所用原材料和窯的規模也幾乎一樣。因此其熟料標準稠度用水量的對比性具有一定的參考價值。從圖2可以看出,與圖1的結論一樣,大體上熟料的標準稠度用水量隨著C3A含量的增加而增加;C3A含量小于7.5%的熟料的標準稠度用水量大體上小于C3A含量高于7.5%的熟料。

      圖2 熟料中C3A含量與熟料標準稠度用水量的關系,表1是江西某廠2014年熟料標準稠度用水量變化情況。對比前后原材料來源相同,并且維持熟料中C3S與C2S的含量基本不變,提高熟料礦物中C3A的含量,降低C4AF的含量。從表1可以看出,熟料標準稠度用水量隨著C3A的增加而增加。因此考慮到窯的煅燒和操作方便,建議控制熟料中的C3A含量在7.0%~7.5%之間。

      2、半水石膏與水泥標準稠度用水量的關系
      2.1 石膏的脫水溫度
      石膏的存在形態會在水泥粉磨過程中,由于磨機研磨發熱和熟料帶入熱等原因而發生相應的變化,例如石膏脫水成半水石膏或可溶性無水石膏等。由于石膏的各種形態具有不同的溶解速度[4],以及不同形態下石膏與外加劑具有不同的作用機理,因此會對水泥的各種性能產生影響[5]。
      在實際水泥生產過程中,尤其是水泥立磨,往往要求磨機出口物料能達到一定的溫度,除了烘干作用外,其主要目的是使石膏能脫去部分水分,變成半水石膏,改善水泥的工作性能。
      目前,越來越多的水泥廠使用脫硫石膏和檸檬酸渣[6]等工業廢渣代替天然石膏,以降低生產成本。但是天然石膏和工業石膏除對水泥各種性能產生不同的影響外,兩種石膏的脫水溫度也不同。圖3和圖4是脫硫石膏和天然石膏的熱重曲線(升溫速度2℃/min)。從圖3和圖4的對比中可以看出,天然石膏的脫水溫度要比脫硫石膏的低20℃左右。因此對于使用脫硫石膏作為緩凝劑的工廠,要得到同樣數量的半水石膏,可以允許磨機出口的溫度稍高于使用天然石膏的工廠。
      2.2 半水石膏與熟料中C3A 的含量
      表2是越南某廠水泥立磨通熱風和不通熱風后,水泥標準稠度用水量的變化情況。從表2可以看出,控制水泥立磨出口溫度對越南某廠起作用,使水泥標準稠度用水量能夠有效降低。

      圖5是半水石膏摻入兩個不同品種水泥中,水泥標準稠度用水量的變化情況。水泥分別來自TJZX和SZTS兩個廠,工藝流程都是聯合粉磨系統。
      從圖5可以看出,TJZX水泥的標準稠度用水量不隨半水石膏含量的增加而增加,而SZTS水泥的標準稠度用水量在0.2%半水石膏摻量下不起作用,當摻量增加后,標準稠度用水量開始降低。

      表3是這三個廠所用熟料的礦物成分分析。從礦物成分對比中可以看出, TJZX廠水泥熟料中C3A含量只有7.19%,而其他兩廠都超過了8%。因此當熟料中C3A含量較高時,通過提高磨機出口溫度,增加半水石膏的含量,能改善水泥的標準稠度用水量,而當熟料中C3A含量較低時,提高磨機出口溫度,對改善水泥標準稠度用水量意義不大。

      2.3 半水石膏細度
      可溶物料的溶解速度在很大程度上與其比表面積有關,比表面積大,溶解速度快,反之,則慢。因此要使半水石膏與C3A礦物快速反應,必須使其達到一定的細度。圖6是在同一摻量,不同半水石膏細度的條件下, TJZX和SZTS兩種水泥的需水量的變化情況。

      從圖6可以看出,TJZX水泥由于熟料中C3A含量較小,半水石膏細度的變化對水泥的標準稠度用水量影響較??;而SZTS水泥由于熟料中C3A含量較大,半水石膏需達到一定的細度才能發揮出改善水泥需水量的作用。
      3 結論
      熟料中C3A含量對熟料標準稠度用水量有比較明顯的影響。C3A含量高,則熟料標準稠度用水量大。將C3A含量控制在適當范圍內,能有效降低熟料標準稠度用水量??紤]到窯系統操作方便,建議控制C3A含量在7.0%~7.5%之間。
      水泥中半水石膏對降低水泥標準稠度用水量的貢獻,主要看熟料中C3A的含量和半水石膏的細度,如果C3A含量較大,則適當增加水泥中磨細半水石膏的含量,能夠降低水泥的標準稠度用水量。但是當熟料中C3A含量較小時,半水石膏對降低水泥標準稠度用水量無作用。
      工業石膏的脫水溫度大于天然石膏的,因此,工業生產時磨機的出口溫度可控制不同。
      參考文獻:

      [1] 王善拔,劉洪超.減少水泥標準稠度需水量的途徑[J].河南建材,2001(1):19-23.
      [2] 孫延澤,柴星騰,朱定林.水泥標準稠度需水量的影響因素分析[J].水泥技術,2008(6):85-86.
      [3] 胡宏泰,朱祖培,陸純煊.水泥的制造和應用[M].濟南:山東科學技術出版社,1993.
      [4] 鄭 強,楊 柳,馬傳杰,等.半水石膏對水泥與外加劑相容性的影響[J].水泥,2009(8):7-8.
      [5] 胡曙光,王蛟蘭. 對減少水泥需水量問題的分析[J].國外建材科技,2001,22(1):5-8.
      [6] 陳為勝,司 寧,鄭德田,等.檸檬酸渣替代石膏的生產實踐[J].水泥,2010(4):21-22.

    來源:質檢部投稿

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