黎明+++夏楓

一、引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水泥的用量急劇增加，對(duì)環(huán)境和資源造成的壓力越來(lái)越大。混凝土中水泥用量大，不利于水工混凝土對(duì)水化熱的控制。為了綜合利用資源，降低水化熱，改善混凝土工作性能，本文通過(guò)研究外加劑對(duì)磷渣復(fù)合粉膠凝材料的影響，從而用于水工混凝土施工，開(kāi)展試驗(yàn)研究，以期獲得節(jié)能減排、混凝土溫控良好且性能優(yōu)異的效果。

二、實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)原材料：葛洲壩水泥廠通用硅酸鹽熟料、石灰石和粉煤灰，興山磷渣、安徽廬江燒明礬石、宜城硫鋁酸鹽熟料。

用試驗(yàn)小磨粉磨通用熟料和硫鋁酸鹽熟料各10kg，石灰石、粉煤灰按4：1的比例粉磨5kg，燒明礬石粉5kg，磷渣于7#磨取樣15kg。分析各實(shí)驗(yàn)原材料的細(xì)度和比表面積，通過(guò)化學(xué)分析確定原材料的組成成分。實(shí)驗(yàn)按照表1的設(shè)計(jì)配比進(jìn)行。

備注：石灰石粉=石灰石（16%）+粉煤灰（4%），硫表示硫鋁酸鹽熟料，明表示燒明礬石粉。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

各實(shí)驗(yàn)原材料的細(xì)度如表2，化學(xué)成分分析如表3。

從圖1中可以看出外摻燒明礬石粉復(fù)合膠凝材的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量小于不摻外加劑的復(fù)合膠凝材料，而外摻硫鋁酸鹽熟料復(fù)合膠凝材料的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量呈現(xiàn)高于不摻外加劑復(fù)合膠凝材料的趨勢(shì)。這可能是由于燒明礬石粉在拌合的過(guò)程中，與水尚未發(fā)生明顯反應(yīng)，并且燒明礬石粉的細(xì)度明顯高于復(fù)合膠凝材料各原材料，需要更少的水分來(lái)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度；而硫鋁酸鹽熟料在拌合的過(guò)程中表現(xiàn)出強(qiáng)烈的水化反應(yīng)。同時(shí)可以觀察到，隨著熟料配比的增加，復(fù)合膠凝材料的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。這可能因?yàn)榱自谋缺砻娣e高于通用硅酸鹽水泥熟料，在拌合期間，通用硅酸鹽熟料水化反應(yīng)較慢，由比表面積增加的需水量占主導(dǎo)因素。

圖2展示了外摻硫鋁酸鹽熟料對(duì)磷渣復(fù)合膠凝材料的影響。其中，在不摻外加劑、熟料配比分別為15%和25%的情況下，試樣的凝結(jié)時(shí)間大于600min，超出國(guó)標(biāo)允許的范疇。在實(shí)驗(yàn)條件下添加硫鋁酸鹽熟料急劇縮短了復(fù)合膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間，熟料配比為15%和25%時(shí)，縮短的時(shí)間分別不小于400min和500min；熟料配比為30%和40%時(shí)，初凝時(shí)間縮短分別不小于140min和85min，終凝時(shí)間縮短分別不小于240min和150min。從圖2中還可以觀察到，隨著熟料的增加復(fù)合膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間縮短，這是由于隨著熟料的增加，復(fù)合膠凝材料的水化過(guò)程加快。在熟料配比為15%時(shí)，添加2%硫鋁酸鹽熟料復(fù)合膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間短于4%硫鋁酸鹽熟料的復(fù)合膠凝材料，但隨著熟料的增加（25%～40%），表現(xiàn)出相反的凝結(jié)性能，即外摻2%硫鋁酸鹽熟料復(fù)合膠凝材料凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)于添加4%硫鋁酸鹽熟料復(fù)合膠凝材料。這表明在一定條件下（熟料配比為15%），硫鋁酸鹽熟料摻量的增加反而會(huì)抑制復(fù)合膠凝材料水化進(jìn)程。

從圖3中可以觀察到熟料配比在15%～30%之間時(shí)，外摻燒明礬石粉復(fù)合膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間縮短，當(dāng)熟料配比增加到40%時(shí)，燒明礬石粉對(duì)復(fù)合膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間無(wú)明顯影響。這是由于燒明礬石粉中的Al2（SO4）3、Al2O3會(huì)較迅速的發(fā)生水化反應(yīng)，起到主導(dǎo)凝結(jié)硬化作用，當(dāng)熟料增加到一定程度時(shí)，復(fù)合膠凝材料中CA3的含量較高，在水化初期代替燒明礬石粉占主導(dǎo)地位。在熟料配比為15%時(shí)，添加燒明礬石粉的復(fù)合膠凝材料凝結(jié)時(shí)間初凝時(shí)間縮短了400多分鐘，其中摻量為2%燒明礬石粉的復(fù)合膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間較摻量為4%的減少約20min。在熟料配比為25%時(shí)，摻量2%和4%燒明礬石粉的復(fù)合膠凝材料凝結(jié)時(shí)間基本不變。當(dāng)熟料配比增加到30%時(shí)，摻量2%燒明礬石粉的復(fù)合膠凝材料初凝和終凝時(shí)間較摻量4%的分別延長(zhǎng)了約35min和60min。

從圖4和圖5中可以發(fā)現(xiàn)，硫鋁酸鹽熟料對(duì)磷渣復(fù)合膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間延遲效果顯著強(qiáng)于燒明礬石粉。這是由于硫鋁酸鹽熟料中CAS-的水化反應(yīng)快于燒明礬石粉中的Al2（SO4）3、Al2O3。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)外摻外加劑改性磷渣復(fù)合膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：

（1）. 外摻硫鋁酸鹽熟料磷渣復(fù)合膠凝材料的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而外摻燒明礬石粉需水量反而減少；

（2）. 外摻硫鋁酸鹽熟料能急劇縮短磷渣復(fù)合膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間，當(dāng)熟料配比在25%～40%之間時(shí)，添加2%和4%的硫鋁酸鹽熟料會(huì)使復(fù)合膠凝材料出現(xiàn)快凝現(xiàn)象，同時(shí)添加2%硫鋁酸鹽熟料復(fù)合膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間較4%的有所延長(zhǎng)；

（3）. 熟料配比在15%到30%時(shí)，外摻燒明礬石粉可以一定程縮短膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間；當(dāng)熟料配比達(dá)到40%時(shí)，外摻燒明礬石粉對(duì)復(fù)合膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間基本沒(méi)有影響。