石膏种类对水泥性能的影响
磷石膏对水泥性能的影响

磷石膏对水泥性能的影响摘要:目前在我国,磷石膏作为一种工业的副产物,每年的排放量巨大无比,达到了数亿吨。
由于磷石膏杂质多且对磷石膏性能影响较大,目前我们国家对磷石膏的利用率却并不理想。
该论文试着从建材方面入手对磷石膏进行研究,试着探索磷石膏对水泥性能的影响。
实验结果表明,磷石膏能明显地延长水泥的凝结时间,能中和水泥的强碱性,且在实际使用范围内,磷石膏不影响水泥的安定性;然而磷石膏对水泥的标准稠度用水量影响微乎甚微。
关键词:磷石膏水泥标准稠度用水量 PH值安定性湖北文理学院建筑工程学院毕业论文第1章绪论1.1研究背景磷石膏:是指在磷酸生产的过程中用硫酸处理磷矿时所产生的固体废渣,其主要成分为硫酸钙,目前我国目前对磷石膏的利用率仅仅只有10%左右,磷石膏的堆放,会侵占我们的土地资源。
人们长时间的接触磷石膏,会引起体内的病变从而导致死亡。
同时,随着中国建筑业的发展,国内对建筑用料有了许多新的要求。
1.2国内研究现状目前在我们国家,对磷石膏的综合利用主要用于以下几方面:①建筑材料;②化工产品山填③矿充;④土壤改良剂。
然而由于技术限制和对磷石膏进行的高额成本的预处理,国内的研究现况依旧不能较好的解决对磷石膏的利用状况。
1.3论文主要研究内容论文以实验室用42.5PC硅酸盐水泥和周边工厂废弃磷石膏,用磷石膏和水泥以不同比例混合,其中磷石膏质量占混合式样质量的百分比分别为0%、5%、10%、15%、20%和25%。
实验用这5组试样分别研究混合之后水泥的标准稠度用水量、PH值、凝结时间、安定性和膨胀系数的具体数值变化和趋势。
第2章材料与试验2.1实验材料由襄阳泽东化工堆场取粉状磷石膏,堆积时间约1年,没有进行任何预处理,存放温度为正常室温。
复合硅酸盐水泥P·C42.5;实验室用生产厂家包装袋装集,存放温度为正常室温。
2.2试样处理将试验用水泥和磷石膏取出,分别选取堆积时间外观大致一样的式样,将其中的大块碾碎。
石膏对水泥早期强度影响的探讨

石膏对水泥早期强度影响的探讨含量不稳定,致使水泥早期强度偏低,且凝结我公司生产的水泥中由于SO3时间异常,促使我们进一步试验分析,查找原因。
我们在了解了硅酸盐水泥矿物水化机理的基础上,对公司所用缓凝剂进行了试验,以期探讨石膏对水泥早期强度的影响。
1石膏结晶水对凝结时间的影响目前我公司使用的有北方石膏、南方石膏以及当地的工业副产品氟化石膏,它们的化学成分见表1(略)。
其中北方石膏的结晶水含量最高,氟化石膏结晶水含量最低。
为了探讨结晶水对水泥凝结时间的影响,我们进行了试验。
我们利用上述三种石膏按一定的质量比配成不同结晶水含量的石膏5组进行水泥凝结时间和强度试验,结果见表2(略)。
基本相同的情况下,从表2可知,当石膏中结晶水含量大于10%时,在SO3水泥的凝结时间明显缩短且较稳定。
因此,天然二水石膏的缓凝效果好,但在实际生产中,还可用硬石膏或混合石膏作缓凝剂。
其中,利用资源丰富的硬石膏岩既可扩大石膏来源且其价格较低;且硬石膏不含结晶水,粉磨时不致因失去结晶水而使水泥中的附水量增加,因而可减少糊磨和库壁结块现象。
国外有关资料认为,硬石膏取代量不能超过石膏用量的70%,我国标准GB5483-1996虽然突破70%的界限,但当熟料中CA含量小于8%时,石膏中的3二水硫酸钙与无水硫酸钙的质量比≥0.10。
但从对实验数据的反复分析可知,在生产中或试验中还须保证石膏中的结晶水不低于8.0%,否则会造成水泥凝结时间异常波动,并明显地影响早期强度。
2石膏掺量对早强的影响为了了解石膏掺加量对水泥早期强度的影响,选用同品位的二水石膏,以不同掺加量进行试验,结果见表3。
从试验可知,春冬季石膏掺量以SO含量计,应控制在水泥总量的1.8%~32.2%,夏秋季控制在2.2%~2.6%较为适宜。
3石膏品位对水泥物性的影响含量不同的二水石膏进行试验的结果见表4。
对SO3含量较低的二水石膏,其样品标准稠度用水量加大,导致从表4可知,SO3出磨水泥早期强度下降。
石膏与矿渣粉对混凝土性能的影响研究

石膏与矿渣粉对混凝土性能的影响研究
石膏和矿渣粉是常用的混凝土掺合料,在混凝土生产中起到了增强混凝土性能和改善混凝土工作性能的作用。
石膏和矿渣粉对混凝土性能的影响已经得到了广泛的研究。
石膏对混凝土性能的影响主要表现在以下几个方面:
1. 增强混凝土的耐久性:石膏与水或水合硫酸钙反应生成硬石膏,硬石膏具有较强的抗硫酸盐侵蚀及防水性能,可以提高混凝土的耐久性。
石膏还可以降低混凝土中的氯离子渗透和碳化速率,提高混凝土的抗氯离子渗透性能和抗碳化性能。
3. 调节混凝土摩擦热:在混凝土的水泥水化过程中,产热会引起混凝土的升温,若升温过快会导致混凝土开裂。
石膏的掺入可以通过降低水泥的活性,减缓水泥水化反应,从而减轻混凝土的摩擦热,改善混凝土的保温性能。
1. 改善混凝土的强度和耐久性:矿渣粉中含有硅、铝等活性成分,可以与水中的钙离子发生反应,生成更稳定的硅酸盐、铝酸盐水化物等胶状物质,这些胶状物质填充了混凝土中的空隙,增加了混凝土的致密性和强度,提高了混凝土的耐久性。
2. 改善混凝土的水化产热:矿渣粉中的玻璃体和无定形物质可以降低混凝土的水化反应速率,减缓水化产热速率,从而减轻混凝土的收缩和开裂倾向。
3. 增加混凝土的流动性:矿渣粉中的细颗粒物质能够填充混凝土的空隙,改善混凝土的流动性和可抹光性,有利于混凝土的施工和充实。
石膏和矿渣粉的掺入对混凝土的物理性能和力学性能也有一定的影响。
石膏和矿渣粉的掺量、掺入时间、颗粒大小等因素会对混凝土的性能产生不同程度的影响。
在混凝土生产中合理选择石膏和矿渣粉的类型和掺入条件,可以发挥它们的优势,提高混凝土的性能和品质。
脱硫石膏掺量对混凝土性能的影响报告

脱硫石膏掺量对混凝土性能的影响报告近年来,脱硫石膏被广泛应用于混凝土中,用于替代部分水泥,降低环境污染和减少成本。
本次实验旨在研究脱硫石膏掺量对混凝土性能的影响。
实验准备将试验用混凝土标准配合比计算出来,其中水泥用量为50kg/m³。
掺脱硫石膏的掺量分别为0%、10%、20%、30%、40%。
实验中使用好进平板振动器进行震动实验。
实验步骤1、按照标准配合比进行搅拌。
2、按照不同掺量比例将脱硫石膏加入混凝土中进行搅拌。
3、将搅拌好的混凝土样品灌入模具中,实验中模具尺寸设置为100mm×100mm×100mm。
4、放置于潮湿环境中养护,养护时间为28天。
5、对养护好的混凝土进行强度测试和压缩试验。
实验结果分析实验后,我们对混凝土的抗压强度进行了分析。
结果表明,随着脱硫石膏的掺量不断增加,混凝土的抗压强度逐渐降低。
0%掺量时的抗压强度为50.3MPa,而40%掺量时的抗压强度降至33.8MPa。
掺量为10%~20%时降低幅度相对较小,掺量超过30%时降低幅度较大。
这是因为脱硫石膏本身便是一种矿渣,用以替代水泥后,会使混凝土含水量增加,从而导致混凝土中孔隙的增多,抗压性能下降。
而掺量较少时,脱硫石膏更能完整地与其他材料进行反应,增强混凝土的强度。
但当掺量达到一定程度时,脱硫石膏已经占据了混凝土材料的比例较大,反应程度会减少,强度会下降。
结论掺脱硫石膏对混凝土抗压强度有一定的影响,当掺量较少时可以增加混凝土的强度,但超过一定比例时会导致混凝土强度下降。
因此,在工程实际中应合理掌握脱硫石膏的掺量,以保证混凝土具有良好的性能。
在本次实验中,我们选取了不同掺量比例的脱硫石膏,分别为0%、10%、20%、30%、40%。
掺入不同比例的脱硫石膏后,我们对混凝土进行了抗压强度测试,得到了以下数据:掺量比例 | 抗压强度(MPa)---------|--------------0% | 50.310% | 48.920% | 47.230% | 39.740% | 33.8从数据上看,随着脱硫石膏掺量的增加,混凝土的抗压强度逐渐降低。
磷石膏中有机物的测定及其对水泥性能的影响

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手段对磷石膏中有机物进行定性和定量分析, 并研 究 有 机 物 对 水 泥 性 能 的 影 响。 结 果 表 明, 磷石膏中有机物为乙 二醇甲醚乙酸酯、 异硫氰甲烷、 ! D 甲氧基正戊烷、 ( D 乙基 D ? , ! D 二氧戊烷。有机物主要以物理吸附形式分布在石 膏晶体表面, 含量约为 ) &尤 其 是 (" 天 抗 压 强 度 有 较 大 的 下 降, 通 过浮选处理可清除。 关键词: 磷石膏; 有机物; 水泥 中图分类号: 8G?B ; 8.+ 文献标识码: 0
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图 ! 磷石膏 0@& 照片 6*"00)05 ’+’*/2,0 -&,/,()*2,52"-& ,1 -&,.-&,57-.8(
由于有机物 对 无 机 材 料 粘 聚 性 差, 吸附在石膏 晶体表面, 使石膏与其它无机材料如石膏、 水泥等的 粘结减弱, 造成 胶 结 材 料 强 度 降 低。 经 水 洗 处 理 磷 石膏后, 二水石膏晶体表面粒状杂物明显减少, 表明 这些有机物、 可溶磷等杂质吸附在磷石膏颗粒表面, 吸附力较弱, 通过水洗处理即可达到除杂的目的。 利用浮选分 离 和 富 集 磷 石 膏 中 有 机 物, 用 **6# 萃取 浮 选 混 合 物 中 有 机 物, 蒸 馏 分 离 **6# 。对 提 取 出来的有机物进行了红 外 吸 收 光 谱 分 析, 见 图 $, 及 组成物质官能团的定性。
不同类型石膏(SO3)对水泥熟料性能影响试验研究

2试 验 结 果 与 分 析
2 . 1试 验 结 果
将 上述 表 5的配 合 比按 相 关 国家 标 准 进行 试
验。 试 验结 果见 表 6 。 表 6 试样 标准 稠度 用水量 、 凝 结时 间、 强 度测试 结果
试 样 标 准 稠 凝 结 时 间
编号 度需 水 ( h : m i n )
时 间 明显 高 于另 外两 种 。 其 主 要原 因是半 水石 膏 的
强度( MP a )
抗 折 抗 压
安 定
性
量( m L ) 初 凝 终 凝 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d A a l 1 3 4 . 0 1 : 1 0 2 : 1 0 5 . 1 6 . 7 2 4 . 7 4 1 . 7 合 格 A a 2 1 3 5 . 5 1 : 0 0 2 : 2 5 5 . 2 7 . 6 2 6 . 7 4 1 . 3 合 格 A a 3 1 3 8 . 5 0 : 5 5 2 : 4 5 6 . 0 7 . 7 2 8 . 7 4 1 . 9 合 格 A a 4 1 3 6 . 5 1 : 0 0 2 : 4 0 5 . 5 7 . 8 2 8 . 9 4 0 . 8 合 格 A a 5 1 3 9 . 5 l : 0 5 2 : 5 0 5 - 3 7 . 5 2 6 . O 3 7 - 2 合 格 B a l 1 3 4 . 5 2 : 0 5 3 : 4 5 5 . 5 7 - 3 2 7 . 8 4 4 . 8 合 格 B a 2 1 3 9 . 5 2 : 4 0 3 : 4 0 5 - 4 8 . 0 2 5 . 4 4 1 . 3 合 格 B a 3 1 4 2 . 5 2 : 4 0 4 : 0 0 5 . 9 8 . 1 2 9 . 4 4 2 . 5 合 格
石膏种类对水泥性能的影响.doc

石膏掺入种类对水泥性能的影响摘要:用不同种类的石膏对水泥凝结时间调凝时,硅酸盐水泥的性能存在较大的差别,其力学强度由大到小的顺序为:二水石膏、氟石膏、磷石膏、硬石膏、半水石膏,半水石膏对早期强度影响较大,而磷石膏缓凝效果过强。
对于硅酸盐水泥,适宜的调凝剂为二水石膏、氟石膏和硬石膏。
本文通过分析对比,研究了产生这些差异的机理,进而进一步了解了石膏种类对水泥性能的影响。
关键词:石膏、掺量、水化过程、水化产物1引言硅酸盐水泥中掺加适量的石膏不仅可调节凝结时间,同时还能提高早期强度。
通常水泥生产过程中所用的石膏为一水石膏,但近来有一些研究表明,其它种类的石膏同样可作为缓凝剂。
不同种类的石膏对水泥凝结时间和强度的影响也各不相同,本文选取了五种石膏:常用的二水石膏、资源丰富的天然硬石膏、半水石膏和两种工业废料---磷石膏和氟石膏,并对其加入硅酸盐水泥熟料后粉磨而成的水泥的各项性能进行了研究。
2石膏的分类本文主要介绍了五种石膏以不同的掺量与硅酸盐熟料共同粉磨而成的各种水泥的物理性能,并且从石膏的性能和水化产物的微观形貌进行了解释对比。
2.1二水石膏天然二水石膏又称生石膏、软石膏或简称石膏,分子式为CaS04.2H20。
学组成的理论质量为:CaO-32.57%,S03~46.50%,H20~20.93%,常伴有粘土细砂等杂质。
二水石膏属单斜晶系,Ca2+联结[SO4]2-四面体,构成双层的结构层,H20子则分布于双层结构层之间。
石膏的双晶形常成燕尾状。
由于二水石膏的晶面发育好,其解理完全,所以在显微镜下常看到菱形薄板状、柱板状或针状体。
不论何种晶形的二水石膏,其折射率是一定的,Ng=1.529,N P=1.520。
2.2生石膏天然硬石膏主要由无水硫酸钙(CaS04)组成,化学组成的理论质量为:CaO-41.19%,S03~58.81%,属正交晶系,晶体参数为:a=0.697nm,b=0.698nm,c=0.623nm。
混凝土中添加石膏的标准化使用

混凝土中添加石膏的标准化使用混凝土是建筑建设中常用的一种材料,它具有强度高、耐久性好等优点,在工程中应用广泛。
然而,混凝土也存在一些缺陷,如收缩性、渗透性等,这些缺陷会影响混凝土的性能和使用寿命。
为了解决这些问题,人们开始将石膏添加到混凝土中,以提高混凝土的性能和使用寿命。
本文将详细介绍混凝土中添加石膏的标准化使用。
一、石膏的种类和性能石膏是一种由硫酸钙水合物组成的矿物,主要有天然石膏、熟石膏、半水石膏和石膏石等。
其中,熟石膏是最常用的一种,它是将天然石膏加热脱水后制成的。
石膏在混凝土中的主要作用是控制水泥水化反应的速度,减少混凝土的收缩性和渗透性,提高混凝土的耐久性和力学性能。
二、石膏的添加量和掺配方式石膏的添加量应根据混凝土的用途、工程要求和环境条件等因素来确定。
一般来说,石膏的添加量应在混凝土总质量的2%~5%之间。
过多的石膏会影响混凝土的强度和硬化时间,过少的石膏则无法达到预期的效果。
石膏的掺配方式主要有两种:一是干掺法,即将石膏和水泥一起加入混凝土中搅拌均匀;二是湿掺法,即将石膏与部分水混合后再加入混凝土中搅拌均匀。
一般来说,干掺法适用于小型工程和混凝土的流动性要求较高的情况,湿掺法适用于大型工程和混凝土的流动性要求较低的情况。
三、石膏混凝土的性能要求石膏混凝土的性能要求应符合以下标准:1. 抗压强度:混凝土的抗压强度应符合工程要求,一般应在20MPa以上。
2. 初凝时间和终凝时间:混凝土的初凝时间和终凝时间应符合工程要求,一般初凝时间不应早于1小时,终凝时间不应晚于10小时。
3. 收缩性:石膏混凝土的收缩应符合国家标准,一般不应超过0.05%。
4. 渗透性:石膏混凝土的渗透性应符合工程要求,一般不应超过5×10-12m/s。
5. 抗冻性:石膏混凝土的抗冻性应符合工程要求,一般应满足F200级别。
6. 耐久性:石膏混凝土的耐久性应符合工程要求,一般应满足S3级别以上。
四、石膏混凝土的施工注意事项石膏混凝土的施工应符合以下要求:1. 混合:石膏和水泥应充分混合,避免出现团聚现象。
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石膏掺入种类对水泥性能的影响摘要:用不同种类的石膏对水泥凝结时间调凝时,硅酸盐水泥的性能存在较大的差别,其力学强度由大到小的顺序为:二水石膏、氟石膏、磷石膏、硬石膏、半水石膏,半水石膏对早期强度影响较大,而磷石膏缓凝效果过强。
对于硅酸盐水泥,适宜的调凝剂为二水石膏、氟石膏和硬石膏。
本文通过分析对比,研究了产生这些差异的机理,进而进一步了解了石膏种类对水泥性能的影响。
关键词:石膏、掺量、水化过程、水化产物1引言硅酸盐水泥中掺加适量的石膏不仅可调节凝结时间,同时还能提高早期强度。
通常水泥生产过程中所用的石膏为一水石膏,但近来有一些研究表明,其它种类的石膏同样可作为缓凝剂。
不同种类的石膏对水泥凝结时间和强度的影响也各不相同,本文选取了五种石膏:常用的二水石膏、资源丰富的天然硬石膏、半水石膏和两种工业废料---磷石膏和氟石膏,并对其加入硅酸盐水泥熟料后粉磨而成的水泥的各项性能进行了研究。
2石膏的分类本文主要介绍了五种石膏以不同的掺量与硅酸盐熟料共同粉磨而成的各种水泥的物理性能,并且从石膏的性能和水化产物的微观形貌进行了解释对比。
2.1二水石膏天然二水石膏又称生石膏、软石膏或简称石膏,分子式为CaS04.2H20。
学组成的理论质量为:CaO-32.57%,S03~46.50%,H20~20.93%,常伴有粘土细砂等杂质。
二水石膏属单斜晶系,Ca2+联结[SO4]2-四面体,构成双层的结构层,H20子则分布于双层结构层之间。
石膏的双晶形常成燕尾状。
由于二水石膏的晶面发育好,其解理完全,所以在显微镜下常看到菱形薄板状、柱板状或针状体。
不论何种晶形的二水石膏,其折射率是一定的,Ng=1.529,NP=1.520。
2.2生石膏天然硬石膏主要由无水硫酸钙(CaS04)组成,化学组成的理论质量为:CaO-41.19%,S03~58.81%,属正交晶系,晶体参数为:a=0.697nm,b=0.698nm,c=0.623nm。
硬石膏的矿层一般位于二水石膏层下面,硬石膏通常在水的作用下变成二水石膏,因此在天然硬石膏中通常含有5%-10%的二水石膏。
2.3半水石膏半水石膏有α型和β型两个变种。
其中建筑石膏,主要为β型半水石膏,因此在这主要介绍β型半水石膏。
二水石膏在干燥环境下进行脱水,可以形成β型半水石膏。
关于β型半水石膏的形成机理,目前有两种说法:一种是所谓一次生成机理,即二水石膏加热后直接形成半水石膏;另一种是所谓二次生成机理,也就是说二水石膏先直接脱水形成硬石膏,再立即吸附脱出的水分子转变为β型半水石膏。
β型半水石膏是片状的、不规则的、由细小的单个晶粒组成的次生颗粒,密度为2.62-2.649/cm3,折射率Ng-1.550,Np=1.556。
β型半水石膏相属单斜晶系,是二水石膏在常压下缺乏水的情况下炒制而成,其中水以干蒸汽的状态蒸发,无重结晶过程,因而生成晶型不佳,呈松散聚集的片状、细鳞片状晶体。
2.4磷石膏磷石膏呈白灰色粉状,刚排出的磷石膏含水较多,约17%左右,密度为2.239/cm3,堆积密度为820kg/m3。
经过晾晒风干后水分可达到7%,经x射线衍射分析,表明其主要矿物组成为CaS04-2H20、少量长石、磷灰石、a石英等。
其有害成分为可溶性磷酸盐及少量有机杂质,PH值在6.0~6.2之间,其化学成分稳定。
磷石膏的颜色偏深。
纯净的石膏是白色的,但通常的含水磷石膏呈分散的细小颗粒,呈深灰色,像豆腐渣,略有异味。
干燥后的磷石膏里灰色粉,作为粉刷石膏和装饰石膏会影响外观。
磷石膏多呈灰白色,有的呈黄色或灰黄色。
由扫描电镜图可看出,磷石膏的结晶形态为棱形或柱形的板状结构。
与天然石膏不同的是磷石膏中CaS04-2H20晶体表面有“瘤状物”,经分析,其可能是磷石膏中的P25、F-与其他一些杂质在CaS04.2H20晶体表面的附着物。
2.5氟石膏氟石膏是化工厂生产氢氟酸时产生的废渣,呈白色粉末状,其主要成分是CaS04和CaS04-2H20及少量的CaF2。
新排出的氟石膏是一种微晶、疏松、部分成块状,易于捏碎的物料。
一般氟石膏H+含量为3.8×10-3mol/g,吸附水为2%~3%,其矿物物相组成主要为II型无水石膏。
其晶体比天然石膏细小,一般为几微米至几十微米,发育不完整。
长时间露天堆放后可自然水化,晶粒结构由原来的粒状结构变成针状、片状或板状结构,颗粒逐渐变细,产生强度。
表1 各种石膏的化学组成3石膏种类对水泥性能的影响3.1石膏种类对水泥标准稠度用水量的影晌掺加半水石膏的水泥样品标准稠度用水量较大,其主要原因是半水石膏遇水后溶解、扩散、析晶产生结晶细小的二水石膏,这些二水石膏又与熟料中的矿物反应生成钙矾石时需要较多的水,因此导致需水量增加。
由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小,当半水石膏在水中溶解后便有二水石膏从过饱和溶液中析出晶体。
于是便破坏了原有半水石膏的平衡状态,致使半水石膏进一步溶解,继而促使二水石膏进一步析晶,如此不断循环,直至半水石膏完全水化生成二水石膏晶体为止。
半水石膏的溶解速度和溶解度极大,因而缓凝效果较好,但如果掺量太多,会在未水化熟料表面很快覆盖上一层致密的三硫型水化硫酸钙薄膜,明显的阻碍了水化的继续进行。
3.2石膏种类对水泥凝结时间的影响由试验结果可知,掺加半水石膏的水泥样品标准稠度用水量大,其主要原因是半水石膏遇水后溶解、扩散、析晶产生二水石膏。
每一个CaSO分子需要结合3/24个水分子,导致需水量增加。
由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小,当半水石膏在水中溶解后,便有二水石膏晶体从过饱和溶液中析出,于是便破坏了原有半水石膏的平衡状态,致使半水石膏进一步溶解,继而促使二水石膏进一步析晶,如此不断循环,直至半水石膏完全水化生成二水石膏晶体为止。
半水石膏的溶解速度和溶解度极大,因而缓凝效果较好,但如果掺量不当,会在未水化熟料表面很快覆盖上一层致密的三硫型水化硫铝酸钙薄膜,明显地阻碍了水泥水化的继续进行。
从矿物组成看,鲍格等人认为铝酸三钙的含量是控制水泥凝结时间的决定性因素。
如果单将熟料磨细,铝酸三钙很快水化,生成足够数量的水化铝酸钙,形成松散的网状结构,就会在瞬间很快凝结。
掺加石膏等作为缓凝剂后,降低了铝酸三钙的溶解度,其水化物不能很快析出,铝酸三钙就不再是控制凝结时间的主要组成。
由于硅酸盐水泥在粉磨时通常都掺有适量石膏,因此其凝结时间在更大程度上就受到铝酸三钙水化速度的制约。
不同种类的石膏由于其溶解速度和溶解度不同,对水泥的缓凝作用也不相同。
在掺量相同的情况下,掺加硬石膏的水泥样品要比掺二水石膏的水泥样品凝结时间短。
产生上述情况的原因主要是二种石膏的溶解速度不同。
二水石膏的溶解度约为2.1克/升,硬石膏的溶解度约为2.4克/升,溶解度二者相差不大,但是,二水石膏溶解速度快,在几分钟内可达到溶解平衡,而天然硬石膏一般要40天以后才能达到溶解平衡,溶解速度要慢得多。
水泥熟料中的C3A水化速度快,其水化产物溶解度也大,只有使最初水化的C3A与溶解的CaS04化合,生成水化硫铝酸钙时,才能达到缓凝的目的。
硬石膏的溶解速度慢,抑制C3A快速水化的能力比二水石膏差,所以掺加硬石膏水泥的凝结时间比掺加二水石膏的要短。
掺加磷石膏的水泥样品凝结时间缓慢的机理,一般是认为磷石膏中含有具有缓凝作用的P205及其他微量有机物等,可溶性的P205能够影响溶液的酸碱性。
磷石膏所含的这些水溶性杂质,随同磷石膏一道溶解,并进入水泥浆体之中,由于水泥浆体碱性较强,磷酸盐和氟化物之类杂质随之被中和,致使溶液无法达到氢氧化钙的饱和或过饱和,铝酸钙消耗硫酸盐形成钙矾石或单硫型水化硫铝酸盐被推迟,因此延缓了水泥的凝结时间。
亦即磷石膏的缓凝作用除了其S03起作用外,P25及其他微量有机物也在起作用,最终的凝结时间是S03与P25及微量有机物共同作用的结果。
P 205及微量有机物对水泥凝结时间的影响是成正比关系,而其含量又随磷石膏掺量的增加而增加,故使得凝结时间随磷石膏掺加量的增加而延长。
因此,国外有的国家规定用于水泥缓凝剂的磷石膏其可溶P205应为0。
我国有关企业标准也规定用于水泥中的磷石膏其可溶P205<0.1。
3.3石膏种类对水泥强度的影响水泥的水化产物由钙矾石晶体、多种形貌的C-S-H、六方板状的氢氧化钙和单硫型水化硫铝酸钙等组成,它们密集连生交叉结合,又受到颗粒间的范德华力或化学键的影响,因而硬化水泥浆体具有强度。
由此可以推断,水化产物的形貌/表面结构以及生长的情况等,是影响水泥强度的重要因素。
由SEM照片可以看出,掺加二水石膏样品的各龄期水化产物都要比掺加硬石膏样品的各龄期水化产物结构致密,相互之间结合较好,所以相应的强度也较高。
半水石膏水化反应的需水量较大,料浆凝固后所含自由水分增多,所形成的二水石膏晶体结构网络变小,甚至遭到破坏。
因此,掺加半水石膏的水泥样品各龄期的强度相对而言大大变小了。
在直接用磷石膏做水泥缓凝剂时,与采用天然二水石膏做缓凝剂相比,对水泥的凝结时间影响较大,但对强度影响不显著,3d,7d,28d抗压强度基本相同。
据有关资料介绍,这是由于延长凝结时间可以使C-S-H凝胶生长成更大的纤维,从而使强度得到提高。
使用氟石膏作缓凝剂对水泥强度无不良影响,并且水泥中S03,达到控制要求时,掺加氟石膏的水泥强度比掺加二水石膏的水泥1d 强度略有提高。
这主要是因为水泥的早期强度与其水化早期钙矾石的形成速度与形成量有一定关系,而氟石膏是无水CaS04和二水CaSO4,的棍合体,在水化初期可持续稳定地提供SO42-,能使生成的钙矾石不至于因液相中S042-,下降而导致钙矾石转变为单硫型水化硫铝酸钙,从而影响水泥石的早期强度。
3.4石膏种类对水泥水化过程和水化产物的影响不同种类的石膏具有不同溶解速度的性能,使得掺加不同石膏的水泥在水化各龄期的水化产物不尽相同。
通过测定了水泥中所用石膏种类与其溶解速度的关系,我们可以得出这样的结论:(1)二水石膏在纯水中5min内很快就溶解达到饱和溶解度(2.05g CaSO4/L)的90%以上,1h就基本上达到饱和浓度,以后不再变化;在低浓度的石灰溶液(0.7g Ca0/L)中5min达到1.7-1.8gCaSO4/L,以后不再变化,在饱和石灰水溶液中5min达到1.6-1.7gCaSO4/L,以后不再变化。
(2)硬石膏的溶解速度很慢,在纯水中5min仅为0.92gCaS04/L,3d为1.71gCaSO4/L;在低浓度的石灰溶液(0.7g Ca0/L)中,7d仅为1.7-1.8gCaSO4/L;在饱和石灰水溶液中与低浓度的石灰溶液(0.7g Ca0/L)中相似,但有继续溶解的趋势。
(3)半水石膏在纯水中很快溶解,5min就达到过饱和浓度(2.5-2.6gCaS04/L)。