改性磷石膏PH對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的影響

陳經(jīng)華

(華潤(rùn)水泥（陽春）有限公司 529626)

目前我國高速公路修建的穩(wěn)定層所需緩凝水泥凝結(jié)時(shí)間要求終凝大于六小時(shí)，為了滿足其凝結(jié)時(shí)間要求水泥廠通常使用緩凝作用較強(qiáng)的改性磷石膏做生產(chǎn)P.C32.5R水泥緩凝劑。但是不同PH值的改性磷石膏對(duì)水泥的緩凝作用也存在較大差別，針對(duì)不同PH值環(huán)境下磷石膏會(huì)對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間產(chǎn)生什么樣的影響，還需要進(jìn)行更多的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

1 磷石膏延長(zhǎng)水泥凝結(jié)時(shí)間的機(jī)理

由于磷石膏本身含有不同量的可溶性磷、氟、硫酸等雜質(zhì)，導(dǎo)致磷石膏在酸堿性上呈酸性。磷石膏PH值與可溶性磷含量之間的關(guān)系，當(dāng)PH值保持在3-5時(shí)，可溶性磷含量變化很少，當(dāng)PH值超過5時(shí)，可溶性磷含量開始顯著下降，當(dāng)PH值大于或等于 7時(shí)，可溶性磷含量約為零。根據(jù)以上可以得知，如果使用磷石膏作為水泥緩凝劑，就需要先對(duì)磷石膏的可溶性磷含量進(jìn)行有效控制，只有磷石膏自身的物理屬性能夠達(dá)到工作標(biāo)準(zhǔn)，才能夠很好的發(fā)揮控制作用。水泥的凝結(jié)時(shí)間對(duì)于磷石膏的PH值要求不得低于7，只有達(dá)到這一條件，磷石膏才能正常作為水泥緩凝劑使用。

2 改性磷石膏不同PH對(duì)水泥凝結(jié)作用試驗(yàn)實(shí)例

某工程用戶為了完成施工任務(wù)，對(duì)使用的P.C32.5R水泥提出了以下特性要求：水泥終凝時(shí)間必須≥ 6 h 且≤10h。當(dāng)時(shí)我司P.C32.5R水泥采用脫硫石膏與磷石膏1:1比例搭配預(yù)混做水泥緩凝劑，終凝時(shí)間約4h，距離用戶要求還有較大差距。為了滿足客戶所提的要求，針對(duì)PC32.5R緩凝水泥進(jìn)行了一系列的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

受當(dāng)?shù)卦牧瞎?yīng)條件限制，制訂了以下兩個(gè)小磨試驗(yàn)方案：

方案一：全部使用PH8.5改性磷石膏做緩凝劑，并逐步提高摻量

第一組配比按照水泥大磨生產(chǎn)摻量，將石膏全部改為使用PH8.5改性磷石膏，第二組配比則在此基礎(chǔ)上將石膏摻量由4%加大至7%，試驗(yàn)結(jié)果如下：

生產(chǎn)配比序號(hào) 熟料%石灰石%鋼渣% 黑石%PH8.5磷石膏%凝結(jié)時(shí)間min抗折強(qiáng)度MPa抗壓強(qiáng)度MPa助磨劑%SO3 %初凝 終凝 3天28天3天 28天1-1 59 13 10 14 4 0.045 1.87 241 302 4.6 7 20.4 39.5 1-2 59 10 10 14 7 0.045 2.62 270 347 4.3 6.5 21.8 36.8

通過上述兩組小磨試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，大幅度增加磷石膏摻量后雖產(chǎn)生較明顯緩凝效果，比目前實(shí)際生產(chǎn)P.C水泥凝結(jié)試驗(yàn)延長(zhǎng)了大約60min～100min，但1-1#、1-2#兩組樣品終凝時(shí)間均低于6h，強(qiáng)度表現(xiàn)均達(dá)到國家指標(biāo)要求。

方案二：全部使用PH7.4改性磷石膏做緩凝劑，并逐步提高摻量

在方案一的試驗(yàn)配比基礎(chǔ)上，改為使用新取樣的 PH7.4改性磷石膏，試驗(yàn)結(jié)果如下：

根據(jù)兩組小磨試驗(yàn)來看，PH7.4磷石膏摻量達(dá)到7%時(shí)，終凝時(shí)間已經(jīng)大于10h，28天抗壓強(qiáng)度也低于32.5MPa，均達(dá)不到《GB175-2007通用硅酸鹽水泥》國家標(biāo)準(zhǔn)要求。將PH7.4磷石膏摻量調(diào)低至4%時(shí)，終凝時(shí)間接近7h，28天抗壓強(qiáng)度也滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，效果較為理想。因此使用該方案進(jìn)一步實(shí)施大磨生產(chǎn)試驗(yàn)。

生產(chǎn)配比序號(hào) 熟料%石灰石%鋼渣% 黑石%PH7.4磷石凝結(jié)時(shí)間min抗折強(qiáng)度MPa抗壓強(qiáng)度MPa膏%助磨劑%SO3 %初凝 終凝 3天28天 3天 28天2-1 58 14 7 17 4 0.045 1.94 313 415 4.9 6.9 23.7 37.6 2-2 58 14 7 14 7 0.045 2.69 482 609 3.9 6.2 16.7 31.8

大磨實(shí)驗(yàn)：

根據(jù)2-2#小磨試驗(yàn)結(jié)果，使用PH值偏中性磷石膏緩凝效果較理想，也能較好保持水泥的強(qiáng)度和安定性。為了驗(yàn)證小磨試驗(yàn)結(jié)果，新進(jìn)一批 PH7.4磷石膏進(jìn)行大磨試驗(yàn)。考慮大磨生產(chǎn)中皮帶秤下料存在系統(tǒng)誤差，因此將磷石膏摻量調(diào)至5%，采用正常生產(chǎn)配比。試驗(yàn)結(jié)果如下：

生產(chǎn)配比序號(hào) 熟料%石灰石%鋼渣% 黑石%PH7.4磷石凝結(jié)時(shí)間min抗折強(qiáng)度MPa抗壓強(qiáng)度MPa膏%助磨劑%SO3 %初凝 終凝 3天28天 3天 28天C062 57 14 7 17 5 0.045 2.35 304 412 4.2 6.1 19.8 36.5

結(jié)果表明：水泥的終凝時(shí)間接近7h，且3d 、28d強(qiáng)度都達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。依照 2-2#小磨方案在實(shí)際生產(chǎn)中滿足了客戶對(duì)終凝時(shí)間大于 6h的要求，且對(duì)配料、磨機(jī)系統(tǒng)影響較小，僅是更換了磷石膏品種，也能較好保持水泥各項(xiàng)性能。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在小磨實(shí)驗(yàn)過程中，通過對(duì)水泥樣品的凝結(jié)時(shí)間進(jìn)行記錄，發(fā)現(xiàn)單一使用改性磷石膏都可以達(dá)到較明顯的水泥凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)效果，但是使用不同PH值的改性磷石膏在相近配比情況下，凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)效果存在較大差距。

小磨實(shí)驗(yàn)中相近配比情況下，改性磷石膏摻量為4%時(shí)，使用PH7.4改性磷石膏水泥樣品凝結(jié)時(shí)間比使用PH8.5改性磷石膏水泥樣品凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)達(dá)110min，終凝時(shí)間達(dá)到7h左右。因此在實(shí)際生產(chǎn)中使用PH值為7.5%左右的改性磷石膏作緩凝劑，可以較好地滿足道路緩凝水泥所需的性能要求。

4 結(jié)束語

隨著國家道路建設(shè)的蓬勃開展，對(duì)道路緩凝水泥的市場(chǎng)需求也逐漸擴(kuò)大。通過掌握不同PH值改性磷石膏對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的不同延長(zhǎng)效果，有助于水泥生產(chǎn)企業(yè)在無需對(duì)水泥配料、磨機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行大幅度調(diào)整情況下實(shí)現(xiàn)緩凝水泥性能要求，也能較好保持水泥的化學(xué)性能、強(qiáng)度和安定性。

參考資料

[1]岳琴.磷石膏做水泥緩凝劑的改性工藝探究及其性能影響[J].廣東化工,2017,(11):96-98.