毒重石作水泥混合材的研究*

劉，，

（西南科技大學，四川省先進建筑材料重點實驗室，四川綿陽621010）

研究 開發(fā)

毒重石作水泥混合材的研究*

劉煦，呂淑珍，霍冀川

（西南科技大學，四川省先進建筑材料重點實驗室，四川綿陽621010）

結合毒重石質量優(yōu)、易加工、生產(chǎn)成本低及吸收X射線、γ射線等特點，制備了以普通硅酸鹽水泥熟料為主要原料，毒重石作水泥混合材，輔以適量石膏的水硬性膠凝材料。考察了毒重石摻量對水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性、不同齡期機械強度以及輻射屏蔽能力的影響。結果表明：毒重石對普通硅酸鹽水泥熟料具有一定的緩凝作用；毒重石本身參與水化的能力很差，在水泥中基本上是作為非活性摻和材料，主要起填料的作用；毒重石水泥具有一定的輻射屏蔽能力，且隨著毒重石摻量的增加，水泥的屏蔽效果增強。

毒重石；凝結時間；機械強度；輻射屏蔽

毒重石是除重晶石（barite）外自然界中存在的另一種主要含鋇礦物，具有密度大、硬度低、吸收X射線和γ射線等特性，廣泛應用于油氣鉆探、化工、輕工、冶金、建材、醫(yī)藥等行業(yè)，是制備化工產(chǎn)品的優(yōu)質含鋇原料［1-7］，但在水泥行業(yè)應用很少。基于毒重石質量優(yōu)、易加工及成本低等特點［8-9］，筆者將其用作水泥混合材，研究其對水泥物理性能的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

水泥熟料、石膏來自川煤廣旺集團，毒重石來自城口新樅富礦。實驗配方各組分化學組成見表1。

1.2 實驗方法

毒重石水泥配方見表2。水泥凈漿標準稠度用水量、凝結時間、安定性的測定按照GB/T 1346— 2001進行，機械強度的測定按照GB/T 17671—1999進行，放射性屏蔽效果測定按照GB 6566—2001進行。

2 結果與討論

2.1 物理性能測試結果

按照表2配料，測得水泥物理性能指標見表2。從表2可見：當毒重石摻量（質量分數(shù)，下同）達到70%時，水泥安定性已不合格；隨著毒重石摻量的增加，水泥標準稠度用水量逐漸減少；隨著毒重石摻量的增加，水泥凝結時間先增加后減少，且和空白樣相比含毒重石樣品的凝結時間均大大延長，延長時間最長為毒重石摻量為20%（A3），此時初凝時間延長了177 min，終凝時間延長了227 min。這說明毒重石在摻石膏的水泥體系中具有緩凝作用。

從表2看到，隨著齡期的增長，相應強度有所增加，這可能是水泥熟料中的礦物不斷水化，使水化產(chǎn)物不斷增多造成的。但是無論是水化3 d還是28 d，隨著毒重石摻量的增加，水泥的抗壓、抗折強度都大幅降低，特別是抗壓強度，并且水化時間越長強度降低得越快。這可能是由于：一方面隨著毒重石摻量增多，水泥熟料質量分數(shù)逐漸減少，導致C3S、β-C2S、C3A、C4AF等礦物減少；另一方面毒重石參與水化能力很差，或者說水泥熟料的水化產(chǎn)物對于毒重石沒有激發(fā)作用，毒重石在水泥中基本上是作為非活性摻和材料，主要起填料作用。

2.2 防輻射效果測試結果

輻射屏蔽效果測試結果見表2。從表2可以看出，毒重石摻量越高，防輻射效果越明顯，這主要是由于毒重石中含有大量鋇元素。γ射線透過物質時，與物質相互作用可以產(chǎn)生3種主要效應：光電效應、康普頓效應和電子對效應［10-11］。當射線通過毒重石時，對于任何一種效應，只要發(fā)生一次，則γ射線或者被全部吸收，或者損失部分能量后改變其運動方向。也就是說，只要發(fā)生一次相互作用，具有原來特性（能量和運動方向）的γ射線就不復存在，或者說原來的γ射線被物質吸收，或者能量衰減后傳遞。因此，毒重石作水泥混合材制成的水泥具有一定的防輻射效果，可以屏蔽一定的有害放射性射線。

表2 毒重石水泥配方及物理性能、防輻射效果檢驗結果

3 結論

毒重石對水泥具有一定的緩凝作用。當毒重石摻量為20%時凝結時間最長，初凝時間延長177 min，終凝時間延長277 min。隨著毒重石摻量的增加，水泥的抗壓、抗折強度迅速減小。毒重石作水泥混合材制成的水泥具有一定的防輻射效果，且隨著毒重石摻量的增加防輻射效果增強。

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Study on witherite as admixture of cement

Liu Xu，Lü Shuzhen，Huo Jichuan
（Key Laboratory for A dvanced Building Materials of Sichuan Province，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China）

Combining witherite′s characteristics，such as high quality，easy-processing，low production cost，absorbing X ray and γ ray etc.，hydraulic cementing material was prepared by using ordinary portland cement clinker as main material，witherite as admixture，and proper amount of gypsum as excipients.Influences of different witherite doping contents on water requirement of normal consistency，setting time，soundness，mechanical strength，and radiation shield performance of the cement were investigated.Results showed that witherite had some retarding effect on the Portland cement clinker.However，the ability of witherite to participate in hydration of cement clinker was so poor that it was basically being an inactive admixture and played a role of filler in cement.Cement based materials with witherite as admixture had certain radiation shield ability，and the radiation shielding effect was more apparent as the content of witherite increased.

witherite；setting time；mechanical strength；radiation shield

TQ132.35

：A

：1006-4990（2012）06-0012-02

2012-01-18

劉煦（1985—），女，在讀碩士，已公開發(fā)表論文1篇。

四川省先進建筑材料重點實驗室開放基金資助項目（08zxxk09）。

聯(lián)系人：呂淑珍

聯(lián)系方式：lvshuzhen@swust.edu.cn