原生型無水石膏在硅酸鹽水泥中的作用研究.pdf

1、近年來，熟料和混合材中原生硫酸鹽的含量呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，但為了避免硫酸鹽可能帶來的負(fù)面影響，世界各國均對(duì)水泥熟料及用于水泥的混合材中 SO3含量進(jìn)行了限定，這使廣泛存在的高硫酸鹽水泥熟料和高硫酸鹽火山灰質(zhì)廢渣將難以用于生產(chǎn)水泥。在這種形勢(shì)下，如果可以用熟料和混合材中的硫酸鹽來代替外摻石膏生產(chǎn)水泥，就無需對(duì)熟料和混合材中的SO3含量進(jìn)行限制，只需對(duì)水泥中SO3總量進(jìn)行限制即可。硅酸鹽水泥熟料中的硫酸鹽主要為堿金屬硫酸鹽、復(fù)鹽、硫鋁酸鹽和無水

2、石膏，混合材中的硫酸鹽主要為無水石膏，在這些眾多類型的原生硫酸鹽中與外摻石膏性能最接近的是熟料和混合材中的無水石膏（原生型無水石膏）。因此，明確原生型無水石膏在水泥水化過程中能否發(fā)揮二水石膏的作用，是合理利用原生型無水石膏及其他類型原生硫酸鹽的先決條件。
　　本文首先分析了水泥熟料和混合材中原生型無水石膏的存在形態(tài)及含量，發(fā)現(xiàn)原生型無水石膏主要來源于燃煤灰渣中的無水石膏，原生型無水石膏的溶解速度低于二水石膏，但最終溶解度高于二水石

3、膏。通過對(duì)比各條件下制備的煅燒石膏的溶解性能，在模擬制備原生型無水石膏時(shí)，選擇天然二水石膏作為石膏源，煅燒參數(shù)分別為850℃下煅燒2h和1200℃下煅燒0.5h。
　　將原生型無水石膏與常用的硅酸鹽水泥熟料復(fù)合，系統(tǒng)研究了原生型無水石膏對(duì)硅酸鹽水泥物理力學(xué)性能的影響，結(jié)果顯示原生型無水石膏對(duì)硅酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量影響不大，但對(duì)凝結(jié)時(shí)間有顯著影響，對(duì)水泥的緩凝作用高于天然硬石膏，略低于二水石膏；原生型無水石膏對(duì)水泥具有顯著的增強(qiáng)

4、作用，對(duì)水泥早期強(qiáng)度的提高作用介于天然硬石膏和二水石膏之間；原生型無水石膏可以減少水泥在干燥條件下的收縮，對(duì)水泥的補(bǔ)償收縮作用與二水石膏相近。通過分析原生型無水石膏對(duì)水泥水化速度、水化反應(yīng)程度以及水化產(chǎn)物的影響以探索原生型無水石膏對(duì)水泥水化影響的作用機(jī)理，結(jié)果顯示，原生型無水石膏在水泥液相中溶解產(chǎn)生硫酸根離子，同時(shí)生成一定量的鈣礬石，抑制了C3A的快速水化，從而起到延緩水泥水化的作用，而適量鈣礬石的形成提高了水泥的早期強(qiáng)度并減少了水泥的

5、干燥收縮；同二水石膏相比，原生型無水石膏的溶解速度較慢，造成水化早期水泥液相中硫酸根離子濃度較低、鈣礬石的生成量相對(duì)較少，且鈣礬石生成相對(duì)較晚，因而其抑制C3A水化的能力弱于二水石膏。
　　通過摻加C3A單礦物和固體NaOH的方式獲得不同C3A含量和堿含量的水泥，在此基礎(chǔ)上，研究了原生型無水石膏在水泥中的作用與水泥組成的關(guān)系。結(jié)果顯示，水泥中 C3A和堿含量較高時(shí)，原生型無水石膏對(duì)水泥的緩凝作用降低，且對(duì)于高C3A含量（約12％）

6、或高堿含量（約為1.7%）的水泥，補(bǔ)加一定量的原生型無水石膏并不能有效延長水泥的凝結(jié)時(shí)間；同二水石膏相比，原生型無水石膏在高C3A和高堿水泥中并不能有效發(fā)揮提高早期強(qiáng)度的作用；高C3A和高堿含量下，原生型無水石膏的溶解速度小于C3A和堿對(duì)硫酸根離子的消耗速度，使水泥液相中硫酸根離子濃度偏低，導(dǎo)致鈣礬石難以形成，以至于造成水泥凝結(jié)時(shí)間縮短、早期強(qiáng)度降低。
　　研究了不同養(yǎng)護(hù)溫度（20℃、65℃及90℃）和不同養(yǎng)護(hù)濕度（干燥養(yǎng)護(hù)、密封