水泥儲(chǔ)存中的問題及分析

  北方由于受季節(jié)的影響,冬季無法施工,水泥需作一定的儲(chǔ)存,以便增加企業(yè)的效益。為此我公司對(duì)水泥儲(chǔ)存過程中,水泥性能的變化進(jìn)行了探討。

  1 儲(chǔ)存方法及條件

  水泥冬儲(chǔ)方式一般分為兩種:一種是散裝庫內(nèi)儲(chǔ)存;一種是袋裝存儲(chǔ),本次試驗(yàn)是后一種。

 ?。?)包裝方式:水泥包裝為塑編袋。

  (2)儲(chǔ)存方式: 堆放場地為水泥地面,每垛10袋,共2垛。

 ?。?)儲(chǔ)存時(shí)間:2002年12月30日至2003年8月12日,該水泥僅限試驗(yàn)。

 ?。?)水泥性能:該水泥為普通32.5強(qiáng)度等級(jí),混合材為煤矸石。

  其性能如下表:

 ?。?)該次水泥試驗(yàn)儲(chǔ)存在水泥站臺(tái),碼放與其它正常水泥相同。儲(chǔ)存溫度與環(huán)境溫度相同,相對(duì)濕度與環(huán)境度相同。

  下表為2003年1月~8月平均風(fēng)速、溫度、濕度

  2 水泥冬儲(chǔ)性能變化

  每次試驗(yàn)取樣系在20袋原取樣點(diǎn)處采樣(20個(gè)點(diǎn)),每月一次,共取樣8次。水泥冬儲(chǔ)后性能變化。見下表

  從上表可看出如下特性:

 ?。?)S03含量降低。8次試驗(yàn)S03含量逐漸降低。

 ?。?)水泥凝結(jié)時(shí)間延長。水泥凝結(jié)時(shí)間均逐漸延長。

  (3)水泥強(qiáng)度變化情況:該次試驗(yàn)在前三個(gè)月內(nèi)3天抗壓抗折、28天抗壓抗折基本保持穩(wěn)定,而后各齡期強(qiáng)度逐漸降低。

 ?。?)細(xì)度的變化:前7次細(xì)度基本穩(wěn)定。第8次取樣時(shí)已發(fā)現(xiàn)水泥部分結(jié)塊,經(jīng)0.08mm篩后,本次細(xì)度明顯偏高,說明有小顆粒。

 ?。?)水泥在第8次試驗(yàn)時(shí),表現(xiàn)出大量泌水現(xiàn)象。

  3 水泥冬儲(chǔ)性能變化的分析

  由表三可以看出,儲(chǔ)存一定時(shí)間的水泥性能發(fā)生一定的變化,空氣中含有一定的水蒸氣,水泥性能變化是由礦物水化造成的結(jié)果。

 ?。?)水泥中的S03含量,經(jīng)過一段時(shí)間的儲(chǔ)存,S03含量逐漸降低。說明其中的石膏在減少,造成這種結(jié)果的原因是由于水泥中礦物C3A與空氣中的水蒸氣及石膏反應(yīng)的結(jié)果。當(dāng)石膏和氧化鈣同時(shí)存在時(shí),C3A雖然首先和氧化鈣及水快速反應(yīng),并立即生成 C4AH13,但接著就會(huì)和溶液中的石膏反應(yīng),生成鈣礬石,其反應(yīng)式為:2〔Ca2Al(OH)7·3H2O〕+3〔CaSO4·(2H2O)+14H2O=Ca6〔Al(OH)6〕2·(SO4)3·26H2O(鈣礬石)+Ca(OH)2

  由于空氣中的水蒸氣是少量的,所以上述反應(yīng)不能一次完全反應(yīng),隨著時(shí)間的延長,逐漸與空氣中的水蒸氣進(jìn)行反應(yīng),即水泥中的石膏被逐漸消耗,也就是我們見到的S03在逐漸減少。

 ?。?)與第一次試驗(yàn)相比后7次試驗(yàn)的凝結(jié)時(shí)間均延長,尤以第8次明顯。影響水泥凝結(jié)的因素是多方面的,但主要的還是C3A含量的影響。

  ① 由于C3A與石膏、水反應(yīng)生成的鈣礬石Ca6〔Al(OH)6〕2·(SO4)3·26H2O不溶于硫酸堿、鈣,因此,它在水化的C3A表面沉淀下來,形成有效屏障,包裹在未水化的水泥顆粒周圍,阻礙水和無水礦物的接觸,因而延緩水泥的凝結(jié)時(shí)間。

 ?、?由于生成鈣礬石Ca6〔Al(OH)6〕2·(SO4)3·26H2O消耗了部分C3A含量相對(duì)降低,實(shí)驗(yàn)時(shí)按正常加水,就顯得過多,水泥漿體結(jié)構(gòu)就不易緊密,使顆粒間距增大,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較難形成,凝結(jié)速度變慢,凝結(jié)時(shí)間延長。

  礦物的水化不可能是單一進(jìn)行的,當(dāng)空氣中的水蒸氣與水泥中的礦物C3A反應(yīng)的同時(shí),也在與C3S、C2S和C4AF進(jìn)行一系列的物理、化學(xué)反應(yīng),并且隨著季節(jié)的變化,溫度的升高,濕度的增大,各礦物與水蒸氣的反應(yīng)也在增強(qiáng),所以看到在1~4月間強(qiáng)度變化不明顯,即寒冷、干燥季節(jié)到多風(fēng)干燥的季節(jié)減弱了空氣中水蒸氣的含量,從而減緩了C3S、C2S、C4AF與水蒸氣的接觸機(jī)會(huì),減弱了各反應(yīng)的進(jìn)行。而5~8月份隨著夏季的來臨,空氣中的水蒸氣含量增加,各礦物間的反應(yīng)增強(qiáng),反應(yīng)式如下:

  3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2

  2CaO·SiO2+mH2O= xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2

  Ca2AlFeO5+Ca(OH)2+3[CaSO4·3H2O]+25H2O=Ca6(AlmFen(OH)6)2·(SO4)3·26H2O

  經(jīng)過5、8月間的存放,即各礦物的水化反應(yīng)加劇可以看到各齡期強(qiáng)度在這一期間呈明顯下降趨勢,直至最后水泥結(jié)塊(大部分已發(fā)生理化反應(yīng)),失去強(qiáng)度。

 ?。?) 前7次試驗(yàn)時(shí)通過細(xì)度無大的變化可以推斷,水泥沒有反應(yīng)到結(jié)粒狀態(tài),所以細(xì)度無明顯變化,而第八次取樣時(shí)已觀察到有結(jié)塊現(xiàn)象,雖經(jīng)0.2m/m篩篩析,但可以看出0.080~0.2m/m間凝結(jié)成的小顆粒已明顯增多,這也是造成水泥其他性能變化的明顯表現(xiàn)。

 ?。?)前7次均未出現(xiàn)泌水現(xiàn)象,而第八次出現(xiàn)泌水現(xiàn)象,且相當(dāng)嚴(yán)重。原因主要是水泥經(jīng)過長時(shí)間存放,內(nèi)部形成了極細(xì)小的顆粒(0.080~0.2m/m之間);即相當(dāng)水泥細(xì)度變粗,在塑性的水泥槳體中,隨著固體粒子的沉淀,泌水過程也就產(chǎn)生了;同時(shí)各礦物部分經(jīng)過長時(shí)間與空氣中的水蒸氣反應(yīng)后,相當(dāng)于水泥中的礦物總量減少,此時(shí)按正常情況加水試驗(yàn),相當(dāng)于增大了水灰比,即用水量增加也加劇了泌水現(xiàn)象的產(chǎn)生。大量的析水,沖淡了安定性試餅與玻璃板間的油脂(此時(shí)析出水為堿性),造成試餅與玻璃板結(jié)合緊密,致使隔日脫去玻璃板取下試餅時(shí),玻璃板破碎。

  4 總結(jié)

  人們長期認(rèn)為,水泥長時(shí)間儲(chǔ)存會(huì)發(fā)生性能改變,通過此次試驗(yàn)進(jìn)一步證明此觀點(diǎn)。

 ?。?)水泥與空氣中的水蒸氣等反應(yīng)是逐步進(jìn)行的。

 ?。?)水泥各齡期強(qiáng)度在三個(gè)月內(nèi)部分小幅度增長,三個(gè)月后有所降低,進(jìn)而大幅度下降,最終產(chǎn)生本質(zhì)變化,以至于無法測定各齡期強(qiáng)度。

 ?。?)隨著儲(chǔ)存期的延長,S03含量逐漸降低,凝結(jié)時(shí)間增加。

  (4)高寒、干燥和春季多風(fēng)的季節(jié)適宜水泥冬儲(chǔ)。嚴(yán)寒季節(jié),水泥處于冷凍狀態(tài),加之自然環(huán)境中空氣十分干燥,地面封凍,一定程度上減少了水泥吸潮,春季風(fēng)大,帶走空氣中的水分,減少了水泥與水蒸氣的接觸,對(duì)水泥的性能影響不大。因此,在寒冷、干燥、多風(fēng)的季節(jié)里,可進(jìn)行合理的水泥冬儲(chǔ),儲(chǔ)期不宜超過三個(gè)月。

 

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