低熱硅酸鹽水泥石膏最佳摻量的研究

李長江 王 敏

(1牡丹江北方水泥有限公司，牡丹江157000；2中國建筑材料科學研究總院，北京 100024)

石膏對傳統(tǒng)硅酸鹽水泥凝結時間的影響，并不與摻量成正比[1]。石膏摻量過少，不足以阻止C3A等礦物的快凝；只有將其摻量增加到一定數值，才有明顯的緩凝作用。但是摻量過大，不但對增進緩凝效果作用不大，還會在水泥水化后期形成二次鈣礬石，產生膨脹，嚴重時造成水泥安定性不良[2]。在水泥工業(yè)生產中，一般用同一熟料摻加石膏，分別粉磨至同一細度，進行凝結時間、不同齡期的強度性能試驗。然后根據所得強度和SO3含量的關系曲線，結合各齡期情況考慮，選擇在凝結時間正常能達到最高強度的SO3摻加量，作為最佳石膏摻量。本著這一指導思想，我們對低熱硅酸鹽水泥中的石膏最佳摻量問題進行了試驗研究。

本試驗所用低熱硅酸鹽水泥熟料采用石灰石，頁巖、黃砂，硫酸渣進行配料。熟料化學成分及礦物組成見表1所示。

實驗中低熱硅酸鹽水泥是先將上表中兩種成分的熟料混合，粉磨至340m2/kg的比表面積，然后配入不同含量的二水石膏或硬石膏細粉充分混合，再進行有關物理性能試驗。有關試驗方案及試驗結果見表2。

1 硬石膏

在SO3含量為1.5～4.0%的范圍內，配硬石膏的低熱硅酸鹽水泥的凝結時間，都是正常的。當水泥SO3含量<2.5%時，水泥凝結時間、無論初凝和終凝，隨水泥中SO3含量的增加而加長；當SO3>3.0%后，水泥的凝結時間則沒有什么明顯的變化。這說明硬石膏的摻量，在水泥中SO3達到2.5～3.0%時就可達到比較好的緩凝效果。

當SO3含量增加時，低熱硅酸鹽水泥早強提高，但當SO3>3.5%后水泥的早強增幅不大。水泥28天齡期強度受SO3含量的影響不大，僅當SO3>3.5%水泥28天強度有所降低。這說明低熱硅酸鹽水泥硬石膏的摻量不宜使SO3>3.5%。

此外，在1.5～3.5%的SO3含量范圍內，水泥砂漿流動度隨SO3增加而提高；水泥需水量，在SO3<3.0%時隨SO3的增加而減小，SO3含量從3.0%增加到3.5%，需水量略有增加。

可以確定，以硬石膏作緩凝劑的低熱硅酸鹽水泥，其最佳石膏摻量，以水泥中SO3含量計算，在2.5～3.5%的范圍內。在此條件下，水泥的凝結時間正常，早期強度較高，28天強度理想，而且水泥需水量低，流動性能好。

表1 熟料化學成分及礦物組成

表2 不同石膏摻量條件下低熱硅酸鹽水泥的物理性能

2 二水石膏

在SO3含量于1.5～4.0%的取值范圍內，以二水石膏作緩凝劑的低熱硅酸鹽水泥，隨水泥中SO3含量的變化，凝結時間沒有顯著變化，凝結時間都很正常。說明配二水石膏的低熱硅酸鹽水泥，即使水泥中SO3僅1.5%，從緩凝效果上就已經足夠。在以二水石膏作緩凝劑時，和硬石膏相比，水泥中SO3含量可以控制在一個相對較低的取值范圍內。

配以二水石膏的低熱硅酸鹽水泥，其早期強度性能隨石膏摻量的變化而表現出來的規(guī)律性和配以硬石膏作緩凝劑的情況基本相同。水泥的3、7天強度隨水泥中SO3含量的增加而逐步提高，大約在SO3=3.0～3.5%的范圍達到最大值。但是水泥28天強度隨石膏摻量的變化和配硬石膏的低熱硅酸鹽水泥相比則有所不同，當SO3含量從1.5%增加到2.0%，水泥強度有較大幅度；當SO3=2.0～3.0%時，28天強度基本保持不變；當SO3>3.0%時水泥28天強度沒隨SO3的增加反而緩慢降低。當SO3=2.0～3.0%，水泥的28天強度要高。

小結

（1）在配制低熱硅酸鹽水泥時，緩凝劑石膏采用硬石膏或二水石膏都比較適宜。

（2）和硬石膏相比，配以二水石膏的低熱硅酸鹽水泥具有需水量低和流動性能好的優(yōu)點，但強度性能發(fā)揮在28天齡期內比不上配以硬石膏的低熱硅酸鹽水泥。

（3）低熱硅酸鹽水泥的最佳石膏摻量，如果以水泥中的SO3總量計算，對二水石膏在2.0～3.0之間；對于硬石膏所對應的最佳石膏摻量取值范圍稍高，在2.5～3.5%之間。

[1]陳國武.水泥最佳石膏摻量的確定.福建建材，2008，5：46-47.

[2]廉慧珍，阮慶革，李玉琳.高性能膠凝材料中石膏的優(yōu)化.山東建材學院學報，1999，13(2)：95～99.