孫換美(內(nèi)蒙古蒙西建設(shè)集團有限公司鋼結(jié)構(gòu)分公司, 內(nèi)蒙古 烏海 016000)
針對JC/T 853-1999《硅酸鹽水泥熟料》的看法及幾點建議
孫換美(內(nèi)蒙古蒙西建設(shè)集團有限公司鋼結(jié)構(gòu)分公司, 內(nèi)蒙古 烏海 016000)
如今,我國水泥用量正在不斷增多,2013年水泥用量達到了16.8億噸,比2012年增長了19.2%,我國水泥用量占世界水泥產(chǎn)量的52%,是世界上使用水泥最多的國家。雖然我國每年生產(chǎn)水泥的數(shù)量比較多,但是水泥質(zhì)量無法得到保證。2012年,我國生產(chǎn)的33.5級水泥都屬于低端水泥,雖然我國已經(jīng)認識到提高水泥生產(chǎn)質(zhì)量的重要性,但水泥生產(chǎn)中還存在很多問題。我國生產(chǎn)一噸水泥需要消耗115kg煤,3.75GJ/t熟料,95kWh電量,比西方國家能源消耗高出35%。如今,JC/T 853-1999硅酸鹽水泥熟料的出現(xiàn)大大提高了資源利用率,減少了資源消耗。
JC/T 853-1999硅酸鹽水泥熟料;看法;建議
JC/T 853-1999硅酸鹽熟料是通過調(diào)整水泥材料的率值來判定熟料中C3S的配比和含量,進而獲取高質(zhì)量的膠凝性熟料。合理調(diào)控工業(yè)水泥和硅酸鹽水泥熟料的結(jié)構(gòu)和比例,可以更好的滿足硅酸鹽熟料的生產(chǎn)需求。通常情況下,1550℃下調(diào)制出來的硅酸鹽水泥熟料中含有75%的高膠凝性質(zhì)的熟料。
(1)Bouge定量法 JC/T 853-1999硅酸鹽性質(zhì)的水泥熟料中礦物質(zhì)比例對水泥結(jié)構(gòu)和特性有很大影響,合理的配比水泥礦物質(zhì)可以提高水泥熟料的利用率。在我國,有三種硅酸鹽水泥礦物質(zhì)定量方法:一是Bouge定量法,二是顯微鏡定量法,三是X射線定量法。目前,Bouge定量法是使用最多的方法,但是Bouge定量法沒有考慮到熟料的固溶性,定量計算結(jié)果和實際需求存在偏差,該方法具有一定的局限性。在應(yīng)用Bouge定量法計算JC/T 853-1999硅酸鹽水泥礦物質(zhì)含量時,首先要假設(shè)水泥中含有以下幾種礦物質(zhì):一是C3S,二是C2S,三是C3A,四是C4AF。其次,要假設(shè)去除水泥熟料中的C4AF,剩下的Al2O3可以轉(zhuǎn)化成C3A。最后,去除C4AF內(nèi)的一氧化鈣,解答方程式就可以計算出C3S與C2S的含量。
(2)顯微鏡定量法 應(yīng)用顯微鏡定量法對JC/T 853-1999硅酸鹽中的礦物質(zhì)進行定量計算,也存在一定的局限性。應(yīng)用該方法進行定量計算需要消耗大量的人力和財力,因此沒有被廣泛推廣和應(yīng)用。
(3)X射線定量法 相比之前兩種定量方法,X射線定量法存在著一定的優(yōu)勢。但是,在X射線定量法應(yīng)用的過程中,熟料的特性給定量計算結(jié)果帶來一定的干擾,影響計算結(jié)果的準確性。目前,X射線定量法被廣泛推廣和應(yīng)用,是最常用的JC/ T 853-1999水泥熟料定量計算方法。雖然X射線定量法計算結(jié)果的準確性也會受到外界因素的干擾,但是該方法的可靠性比較高。X射線定量法的公式為
M=WI(YI-YCI)2
式中:YI是衍射的強度,WI是權(quán)重,權(quán)重通常取1/YI。
(1)對硅酸鹽熟料中的f-CaO進行分析 應(yīng)用乙醇測定法對JC/T 853-1999硅酸鹽熟料中f-CaO含量進行測定,測定的結(jié)果如下表。
表1 JC/T 853-1999硅酸鹽熟料中f-CaO含量
從表1中可以得出結(jié)論:在1550℃高溫下灼燒35分鐘,D3水泥熟料中f-CaO的含量在逐漸減少,僅占熟料總量的0.43%。在1100℃下灼燒35分鐘,D3水泥熟料中f-CaO的含量占熟料總量的0.61%。由此可以看出,隨著溫度的上升,熟料中f-CaO的含量在不斷減少。
(2)對硅酸鹽熟料中的XRD進行分析 從JC/T 853-1999硅酸鹽熟料中抽取幾個樣品進行XRD分析,為了合理分析XRD,使用X射線對熟料樣品進行慢掃,掃描的速度必須控制在0.6°/min。在32.5°掃射區(qū)域內(nèi),熟料樣品的衍射峰向下偏移,該現(xiàn)象說明熟料中礦物質(zhì)的體積開始變大。但是,在該區(qū)域內(nèi)導(dǎo)致礦物質(zhì)體積變大的原因還未研究出來。
(3)水化熱分析 從JC/T 853-1999硅酸鹽熟料中抽取幾個樣品進行水熱化分析,分析結(jié)果如圖1。從分析結(jié)果中可以看出,熟料樣品水熱化的速率要比D3大很多,D3最快的放熱速度是33h,放熱速率是1.43MW/g,樣品的放熱時間是25h,放熱速率是1.61MW/g,放熱了提高了16%。從實驗中可以得出,熱調(diào)控對JC/T 853-1999硅酸鹽熟料的水化作用是比較明顯的。
(4)對硅酸鹽熟料中的SEM進行分析 SEM是觀察JC/ T 853-1999硅酸鹽熟料中水化物的最佳方法,該方法是把各個時期的水泥熟料選取出來,曬干后進行噴金,假設(shè)Q113為實驗研究分析的對象,把Q113和D3進行對比,就可以分析得出水泥熟料漿體的結(jié)構(gòu)特點。實驗得出,D3熟料中的顆粒比較明顯,顆粒之間的膠狀化合物相對較少,水泥結(jié)構(gòu)不夠緊湊,水化程度不高。當實驗進行到第三天時,D3熟料中顆粒的數(shù)量在不斷減少,不再清晰,膠狀水化物的面積開始增大,覆蓋在顆粒表面。當實驗進行第一天時,Q113熟料表面覆蓋了一層膠狀水化物,實驗進行到第四天時,Q113熟料表面的膠狀水化物不斷增多,形成了片狀Ca(OH)2,JC/T 853-1999硅酸鹽水泥熟料中的空隙全部被水化物填滿。
圖1 硅酸鹽熟料水熱化分析
(5)對硅酸鹽熟料抗壓性進行分析 在正常養(yǎng)護下,JC/T 853-1999硅酸鹽熟料的抗壓強度可以達到41.2MPa。有三種因素對JC/T 853-1999硅酸鹽熟料的抗壓性有影響:一是溫度,二是時間,三是冷卻方式。其中溫度對熟料抗壓性的影響最大,其次是冷卻方式,最后是時間。如果溫度過高,熟料中的礦物質(zhì)就很容易被分解,形成C2S物質(zhì)。如果溫度過低,達不到礦物質(zhì)分解的條件,礦物質(zhì)的形態(tài)就不會發(fā)生太大的改變。在抗壓試驗進行第一天時,水泥熟料的抗壓強度不斷增長,樣品的抗壓強度可以達到81.3MPa。實驗進行到第四天時,樣品的抗壓強度可以達到83.5MPa。
我國是水泥需求量最大的國家,但是我國水泥生產(chǎn)質(zhì)量較低。在水泥應(yīng)用的過程中,大量的資源被消耗,應(yīng)用成本不斷增加。JC/T 853-1999硅酸鹽水泥熟料的出現(xiàn)大大提高了資源利用率,減少了資源消耗。要想更好的保證水泥熟料的質(zhì)量,就要對水泥熟料中的礦物質(zhì)進行定量。JC/T 853-1999硅酸鹽水泥熟料的定量方法主要有以下幾種:一是Bouge定量法,二是顯微鏡定量法,三是X射線定量法。除了要對水泥熟料進行定量計算,還要對水泥熟料中的礦物質(zhì)進行熱調(diào)控,熱調(diào)控主要體現(xiàn)在以下幾個方面:一是對熟料中f-CaO進行熱調(diào)控,二是對XRD進行熱調(diào)控,三是對熟料進行水化熱分析,四是對熟料SEM進行分析,五是對JC/T 853-1999水泥熟料抗壓性進行分析。
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