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懇請專家解答
- 回答：1 瀏覽：691 提問時間：2006-12-03
- 你好專家：我是水泥廠的技術(shù)人員現(xiàn)我公司由于天氣原因要降低凝結(jié)時間，但我將石膏的SO3含量調(diào)到了2.0%左右，凝結(jié)時間卻還是在3小時左右，我該用什么方法將凝結(jié)時間調(diào)到2:30左右呢？請專家?guī)臀抑x謝
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- 當(dāng)水泥與適量的水調(diào)和時，開始形成的是一種可塑性的漿體，具有可加工性。隨著時間的推移，漿體逐漸失去了可塑性，變成不能流動的緊密的狀態(tài)，此后漿體的強度逐漸增加，直到最后能變成具有相當(dāng)強度的石狀固體。如果原先還摻有集合料如砂、石子等，水泥就會把它們膠結(jié)在一起，變成堅固的整體，即我們常說的混凝土。這整個過程我們把它叫做水泥的凝結(jié)和硬化。從物理、化學(xué)觀點來看，凝結(jié)和硬化是連續(xù)進行的、不可截然分開的一個過程，凝結(jié)是硬化的基礎(chǔ)，硬化是凝結(jié)的繼續(xù)。但是在施工中為了保證施工質(zhì)量，要求在水泥漿體失去其可塑性以前必須結(jié)束施工，因此人們根據(jù)需要以及水泥漿體的這個特性，人為地將這整個過程劃分為凝結(jié)和硬化兩個過程。凝結(jié)是指水泥漿體從可塑性變成非可塑性，并有很低的強度的過程；硬化是指漿體強度逐漸提高能抵抗外來作用力的過程。此外，對凝結(jié)過程還人為地進一步劃分為初凝和終凝，用加水后開始計算的時間來表示。例如，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：普通硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于12h。使用時施工澆灌過程的時間，必須早于45min；到終凝后，才能脫去模板開始下一個周期生產(chǎn)。
水泥的凝結(jié)和硬化，是一個復(fù)雜的物理—化學(xué)過程，其根本原因在于構(gòu)成水泥熟料的礦物成分本身的特性。水泥熟料礦物遇水后會發(fā)生水解或水化反應(yīng)而變成水化物，由這些水化物按照一定的方式靠多種引力相互搭接和聯(lián)結(jié)形成水泥石的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致產(chǎn)生強度。
普通硅酸鹽水泥熟料主要是由硅酸三鈣（3CaO·SiO2）、硅酸二鈣（β-2CaO·SiO2）、鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3）和鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3·Fe2O3）四種礦物組成的，它們的相對含量大致為：硅酸三鈣37～60％，硅酸二鈣15～37％，鋁酸三鈣7～15％，鐵鋁酸四鈣10～18％。這四種礦物遇水后均能起水化反應(yīng)，但由于它們本身礦物結(jié)構(gòu)上的差異以及相應(yīng)水化產(chǎn)物性質(zhì)的不同，各礦物的水化速率和強度，也有很大的差異。按水化速率可排列成：鋁酸三鈣＞鐵鋁酸四鈣＞硅酸三鈣＞硅酸二鈣。按最終強度可排列成：硅酸二鈣＞硅酸三鈣＞鐵鋁酸四鈣＞鋁酸三鈣。而水泥的凝結(jié)時間，早期強度主要取決于鋁酸三鈣和硅酸三鈣。現(xiàn)分別簡述它們的水化反應(yīng)。
首先，介紹鋁酸三鈣。它的水化反應(yīng)可用下式表達。
上述鋁酸三鈣的水化反應(yīng)如果進行得很快，會導(dǎo)致水泥的凝結(jié)過快而無法使用，因此，一般在粉磨水泥時都摻有適量的二水石膏作為緩凝劑，摻石膏后鋁酸三鈣的水化反應(yīng)如下式所示。
由于這個反應(yīng)就不會引起快凝。當(dāng)水泥中的石膏完全作用完后，還有多余3CaO·Al2O3時將發(fā)生下列反應(yīng)。
如果還有過量3CaO·Al2O3時，就會生成4CaO·Al2O3·13H2O。在正常緩凝的硅酸鹽水泥中，石膏摻入量能保證在漿體結(jié)硬以前，不會發(fā)生后兩個反應(yīng)。
其次，談一下硅酸三鈣。它的水化反應(yīng)可表示如下：
由于CaO0.8～1.5SiO2·H2O0.25與天然的托勃莫來石很相似，因而稱它為托勃莫來石，通常用CSH(B)來表示。
鐵鋁酸四鈣水化反應(yīng)和鋁酸三鈣相似，而硅酸二鈣水化反應(yīng)和硅酸三鈣相似。
那么，這些水化產(chǎn)物怎樣會導(dǎo)致水泥漿結(jié)硬并產(chǎn)生強度呢？水泥凝結(jié)硬化的機理究竟是什么？按結(jié)晶理論認(rèn)為水泥熟料礦物水化以后生成的晶體物質(zhì)相互交錯，聚結(jié)在一起從而使整個物料凝結(jié)并硬化。按膠體理論認(rèn)為水化后生成大量的膠體物質(zhì)，這些膠體物質(zhì)由于外部干燥失水，或由于內(nèi)部未水化顆粒的繼續(xù)水化，于是產(chǎn)生“內(nèi)吸作用”而失水，從而使膠體硬化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是X—射線和電子顯微技術(shù)的應(yīng)用，將這兩種理論統(tǒng)一起來，過去認(rèn)為水化硅酸鈣CSH(B)是膠體無定形的，實際上它是纖維狀晶體，只不過這些晶體非常細小，處在膠體大小范圍內(nèi)，比面積很大罷了。所以現(xiàn)在比較統(tǒng)一的認(rèn)識是：水泥水化初期生成了許多膠體大小范圍的晶體如CSH(B)和一些大的晶體如Ca(OH)2包裹在水泥顆粒表面，它們這些細小的固相質(zhì)點靠極弱的物理引力使彼此在接觸點處粘結(jié)起來，而連成一空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，叫做凝聚結(jié)構(gòu)。由于這種結(jié)構(gòu)是靠較弱的引力在接觸點進行無秩序的連結(jié)在一起而形成的，所以結(jié)構(gòu)的強度很低而有明顯的可塑性。以后隨著水化的繼續(xù)進行，水泥顆粒表面不大穩(wěn)定的包裹層開始破壞而水化反應(yīng)加速，從飽和的溶液中就析出新的、更穩(wěn)定的水化物晶體，這些晶體不斷長大，依靠多種引力使彼此粘結(jié)在一起形成緊密的結(jié)構(gòu)，叫做結(jié)晶結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)比凝聚結(jié)構(gòu)的強度大得多。水泥漿體就是這樣獲得強度而硬化的。隨后，水化繼續(xù)進行，從溶液中析出新的晶體和水化硅酸鈣凝膠不斷充滿在結(jié)構(gòu)的空間中，水泥漿體的強度也不斷得到增長。
影響水泥凝結(jié)速率和硬化強度的因素很多，除了熟料礦物本身結(jié)構(gòu)，它們相對含量及水泥磨粉細度等這些內(nèi)因外，還與外界條件如溫度、加水量以及摻有不同量的不同種類的外加劑等外因密切相關(guān)。 - 回答時間：2006-12-04
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