水泥中三氧化硫的作用及摻量

韓 杰

(山東工程技師學(xué)院 山東省聊城市 252027)

水泥中三氧化硫的作用及摻量

韓 杰

(山東工程技師學(xué)院 山東省聊城市 252027)

在水泥生產(chǎn)中，三氧化硫（分子式SO3’’主要由石膏CaSO4..提供）的作用很大,它雖然不是水泥中最主要的化學(xué)成分，但是它的作用確實(shí)非常關(guān)鍵，沒有合適的三氧化硫含量，幾乎不能生產(chǎn)出性能良好的水泥，但是在水泥煅燒前后前后加入三氧化硫所起的作用不同，不同品種的水泥三氧化硫的摻加量也不完全相同。

水泥；三氧化硫；摻量

水泥建筑行業(yè)最主要的基礎(chǔ)性建筑材料，俗稱“建筑行業(yè)用的糧食”，水泥的重要性可見一斑，水泥中最主要的熟料礦物是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣，其含量約占95%，而其他成分含量約占5%，稱為少量成分，三氧化硫或者說石膏雖然含量少，但作用很大，下面就三氧化硫的作用及摻量進(jìn)行和作用原理進(jìn)行介紹。

一、水泥中三氧化硫的作用和來源

石膏的作用即為三氧化硫的作用，在水泥生產(chǎn)中的可作為以下使用：緩凝劑、礦化劑和硫酸鹽激發(fā)劑。

緩凝劑：石膏在水泥中最主要的作用是緩凝劑，就是調(diào)節(jié)和控制水泥的凝結(jié)時(shí)間、適量的石膏延緩水泥的凝結(jié)，使建筑施工中的攪拌、運(yùn)輸、振搗、砌筑等工序得以順利進(jìn)行，防止水泥因快速凝結(jié)而影響施工，同時(shí)適量的石膏還能提高水泥的強(qiáng)度。

礦化劑：就是在水泥煅燒的時(shí)候加入，有利于降低液相出現(xiàn)的溫度、促進(jìn)硅酸三鈣的形成，加速水泥的煅燒，節(jié)省熱量能源等，即為催化劑；

硫酸鹽激發(fā)劑：是用在特殊的礦渣水泥中，和水泥中的堿發(fā)生反應(yīng)加速礦渣水泥的硬化過程。

石膏的主要種類分為天然二水石膏，其分子式為CaSO4..2H2O、硬石膏其分子式為CaSO4..，水泥生產(chǎn)中一般一般用它們的混合物。有時(shí)候也可以用高品位的磷石膏，除此之外還有半水石膏其分子式為CaSO4.. H2O。

二、石膏在水泥中的摻加量

生產(chǎn)中一般依據(jù)水泥國家標(biāo)準(zhǔn)控制水泥中石膏就三氧化硫的產(chǎn)量。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)進(jìn)行石膏適宜摻加量的實(shí)驗(yàn)計(jì)算，選擇凝結(jié)時(shí)間正常且能滿足性能要求的三氧化硫摻加量作為石膏最佳摻加量。通常水泥中三氧化硫的含量波動(dòng)控制在1.5% 2.5%之間換算為二水石膏摻加量為3% 5%。如果水泥中石膏摻加量不足，往往會(huì)加快水泥的凝結(jié)時(shí)間，造成通常所說的“快凝”、“急凝”、和“閃凝”等現(xiàn)象，使施工難以進(jìn)行，這也是國家規(guī)定水泥的初凝時(shí)間不早于45分鐘的原因，而當(dāng)是高產(chǎn)量過多時(shí)，不但對(duì)水泥的凝結(jié)不再有好的作用，還會(huì)削弱水泥石的強(qiáng)度，造成安定性不良，這就是國家嚴(yán)格控制水泥三氧化硫含量在一定范圍的原因，至于水泥的假凝屬于水泥拌水后早期固化現(xiàn)象，它是由于水泥粉磨時(shí)遇到高溫后使二水石膏脫水為半水石膏，水泥中半水石膏在水泥加水后又成為二水石膏并析出晶體成為石膏網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)漿體固化，但是這種危害作用不大，攪拌后還以恢復(fù)水泥的塑性，不會(huì)對(duì)水泥性能造成很大影響，只要降低水泥磨機(jī)溫度就行。

三、礦渣水泥與其他三氧化硫摻量的不同

礦渣水泥是指由硅酸鹽水泥熟料和粒化高爐礦渣、適量的石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，其中該水泥中三氧化硫的摻量不得超過4.0%,而其他通用硅酸鹽水泥最高限量是不超過3.5%，很明顯，礦渣水泥對(duì)三氧化硫的摻量放寬了0.5個(gè)百分點(diǎn)，這是為什么？

礦渣水泥中的石膏，不僅象其他水泥可以起到調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間的緩凝劑、礦化劑，另外還起到一種特殊的作用，那就是硫酸鹽激發(fā)及的作用，石膏主要成分本身即是硫酸鈣。在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)放寬石膏的摻量，有利于激發(fā)礦渣的活性，生成較多的鈣礬石，使水泥石結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)度增加；但是超過這個(gè)限度摻加量過大，將引起水泥的安定性不良，所以一般礦渣三氧化硫的摻量不高于4.0%。

四、石膏的緩凝機(jī)理和最佳產(chǎn)量的確定及影響石膏摻量的因素

石膏最主要的作用是緩凝劑，為了控制水泥的凝結(jié)時(shí)間，一般在水泥粉磨過程中加入石膏作為緩凝劑。對(duì)于石膏的緩凝作用，存在不同的觀點(diǎn)，一般認(rèn)為石膏在氫氧化鈣的飽和溶液中與鋁酸三鈣作用，生成溶解度極低的鈣礬石，覆蓋于硅酸三鈣的表面形成一層保護(hù)膜，阻止水分子及離子的擴(kuò)散，延緩水泥顆粒特別是硅酸三鈣進(jìn)一步水化故防止了快凝現(xiàn)象。

石膏對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的影響，并不與摻量成正比，因此要通過實(shí)驗(yàn)確定石膏的最佳摻量，所謂石膏的最佳摻量是指水泥凝結(jié)時(shí)間正常、強(qiáng)度高、安定性良好的摻量，許多學(xué)者認(rèn)為石膏的最佳摻量是指水泥加水24小時(shí)石膏剛好的用盡的數(shù)量。

通過實(shí)驗(yàn)表明，石膏的最佳摻量主要影響因素有：熟料中鋁酸三鈣的海量，熟料中三氧化硫的含量，水泥的細(xì)度，混合材料的種類與摻量，石膏的種類等。

總之，石膏在水泥生產(chǎn)中的作用是不可替代的的，它整個(gè)生產(chǎn)和使用過程中起了舉足輕重的作用，沒有石膏，水泥就不能正常生產(chǎn)和使用，隨著水泥生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展，會(huì)逐漸探討出石膏和水泥之間更加科學(xué)的合理化配合和使用方法。

[1]《水泥工藝學(xué)》 李堅(jiān)利 周惠群 武漢理工大學(xué)出版社

[2]《水泥性能及其檢驗(yàn)》 顏碧蘭 江麗珍 化學(xué)工業(yè)出版社

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1007-6344（2017）05-0006-01