熟料硫碱比对水泥浆流变性的影响
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采用冀东水泥有限责任公司 （ 以下简称冀东） 的 生料调配成不同硫碱比的生料进行煅烧， 通过旋转黏 度 计 、净 浆 流 动 度 、净 浆 针 入 度 等 试 验 方 法 测 定 水 泥 浆的流变性能。同时还收集到冀东的生产数据， 进一 步验证实验室的研究结果。最后利用现代测试方法进 行相关的机理分析探讨。
图 １ 未加石膏的水泥浆体剪切应力与剪切速率的关系
图 ２ 加 ４％ 石膏的水泥浆体剪切应力与剪切速率的关系
１．４．２ 净浆针入度和净浆流动度测定结果 为了进一步验证熟料硫碱比对水泥浆体流变性
能的影响， 我们又做了净浆针入度和净浆流动度试 验， 试验结果如图 ３、图 ４ 所示。
从图 ３ 可以看出， ４ 条曲线所显示的净浆针入度 开始时基本上是一致的， ３０ｍｉｎ 之后， 各个试样的针 入度逐渐减小。值得注意的是， 熟料硫碱比高的试样， 净浆针入度减小的程度明显低于硫碱比低的， 换言 之， ３０ｍｉｎ 之后， 高硫碱比熟料配制的水泥净浆的针 入度比低硫碱比的大， 这从另一个角度说明， 提高高
表 ４ 煅烧熟料的率值及粉磨后的比表面积
率值
比表面积
试样 ＫＨ
ＳＭ
ＩＭ
／（ｍ２／ｋｇ）
１
０．８９
２．３９
１．３９
３４６
２
０．８９
２．４１
１．３４
３５０
３
０．９０
２．３９
Biblioteka Baidu
１．３５
３４８
４
０．９１
２．４０
１．３３
３４６
１．４．１ 旋转黏度计测试结果 各试样的旋转黏度计测试结果见图 １、图 ２。图中
曲线的切线在纵轴上的截距表征水泥浆体的屈服应
摘要： 模拟预分解窑煅烧制度， 在电炉中烧制不同硫碱比的高碱熟料， 分别对掺与不掺石膏的浆体， 用旋转黏度计、微型 坍落度仪以及维卡仪（测净浆针入度）等方法测其流变性能； 并结合岩相分析、扫描电镜（ ＳＥＭ） 对熟料硫碱比影响浆体流 变性的机理进行分析探讨。结果表明： 对于高碱熟料， 硫碱比过低会导致水泥浆体的流变性变差， 其主要原因是煅烧熟 料时液相黏度高将导致矿物晶体发育不完善、晶粒细小， 水化加快。适当提高熟料硫碱比， 有利于改善水泥浆体的流变 性。 关键词： 硫碱比； 水泥浆体； 流变性； 坍落度 Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ｈｉｇｈ － ａｌｋａｌｉ ｃｌｉｎｋｅｒ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｗａｓ ｂｕｒｎｔ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｕｒｎａｃｅ ｂｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｂｕｒｎｉｎｇ ｍｏｄｅ ｉｎ ｐｒｅｃａｌｃｉｎｅｒ ｋｉｌｎ． Ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅｓ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｔａｒｙ ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ， ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ ｓｌｕｍｐ ｍｅｔｅｒ ｃｏｎｅ ａｎｄ ｖｉｃａｔ ａｐｐａｒａｔｕｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｉｔｈ ｐｅｔｒｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ＳＥＭ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｉｆ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｈｉｇｈ － ａｌｋａｌｉ ｃｌｉｎｋｅｒ ｗｅｒｅ ｔｏｏ ｌｏｗ ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ ｗｏｕｌｄ ｂｅｃｏｍｅ ｂａｄ． Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎ ｗａｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ｐｈａｓｅ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ ｄｕｒｉｎｇ ｃｌｉｎｋｅｒ ｂｕｒｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｏｕｌｄ ｃａｕｓｅ ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｍｉｎｅｒａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｌｉｎｋｅｒ ａｎｄ ｓｍａｌｌ ｓｉｚｅ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｃｒｙｓｔａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅｎ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｒａｔｅ． Ｔｈｅ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｈｉｇｈ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｃｏｎｔｅｎｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｃｏｎｔｅｎｔ； ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ； ｒｈｅｏｌｏｇｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ； ｓｌｕｍｐ Ｆｉｒ ｓｔ ａｕｔｈｏｒ ＇ ｓ ａｄｄｒ ｅｓｓ： Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｂｅｉ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔａｎｇｓｈａｎ ０６３００９， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ 中图分类号： ＴＱ１７２．１ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００２－ ９８７７（ ２００７） ０１－ ０００４－ ０４
乔丽娜， 等：熟料硫碱比对水泥浆流变性的影响
－ ５－
热到 ９５０℃的电炉中煅烧 ３０ｍｉｎ， 然后放入 １ ４５０℃的 电炉中再煅烧 ６０ｍｉｎ， 取出并立即用电风机吹冷。 １．３．２ 水泥浆流变性能的测定
１） 煅烧熟料分别掺 ０、４％的石膏制成水泥， 按水 灰比 ０．６ 加水搅拌 ５ｍｉｎ 后， 用 ＮＸＳ－ １１Ａ 型旋转黏度 计测定水泥净浆剪切应力；
由此可见， 通过分析实际生产中熟料硫碱比对凝 结时间、标准稠度用水量、净浆流动度的影响， 同样可 以说明： 随着熟料硫碱比的增大， 水泥浆体的流变性 改善； 且当熟料硫碱比大于某一值后， 会出现一个转 折点， 其后对水泥流变性能的影响大大减弱。这和我 们的试验结果是一致的。
图 ５ 不同熟料硫碱比水泥的凝结时间
１．２ 试样的配制
用 冀 东 生 料 、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、 二 水 石 膏 自 行 配 制 成
不同硫碱比的生料， 并用石灰石调整生料中 ＣａＯ 含
量一致。所配制生料的硫、碱组分如表 ２ 所示。
表 ２ 自制生料中的硫、碱组分
％
试样
Ｎａ２Ｏ
Ｋ２Ｏ
Ｒ２Ｏ
ＳＯ３
１
０．２０
１．５０
１．１９
０．３１
２
０．２０
１．５０
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水泥 ＣＥＭＥＮＴ
２００７．Ｎｏ．１
碱熟料的硫碱比， 有利于改善水泥的流变性能。 图 ３ 不同熟料硫碱比水泥浆体针入度曲线
水泥标准稠度用水量降低， 硫碱比大于 ０．３５ 以后， 降 低的幅度减小。从图 ７ 中可以看出， 随着熟料硫碱比 的增大， 水泥净浆 ６０ｍｉｎ 和 ９０ｍｉｎ 流动度增大， ９０ｍｉｎ 的增大幅度大于 ６０ｍｉｎ 的， 说明随着硫碱比的增大， 水泥净浆流动度的经时损失减小。
力（!０）， 斜率表征水泥浆体的塑性黏度（η）。从图 １ 可以 看出， 随熟料硫碱比的增大， 水泥浆体剪切应力 τ、屈 服应力 τ０ 以及塑性黏度 η均减小， 说明水泥浆体的 流变性改善。但随着熟料硫碱比的增大， 流变性改善 的幅度趋于缓和， 硫碱比增大到一定值 （ 试验中为 ０．８１） 后， 对水泥浆体剪切应力的影响程度明显降低。
Ｓ＝
ＳＯ３
Ｒ １．２９Ｎａ２Ｏ＋０．８５Ｋ２Ｏ
表 ３ 煅烧熟料的化学组成
试 样
ＣａＯ
ＳｉＯ２
化 学 组 成／％ Ａｌ２Ｏ３ Ｆｅ２Ｏ３ ＭｇＯ ＳＯ３ Ｋ２Ｏ Ｎａ２Ｏ Ｒ２Ｏ
ｆＣａＯ
Ｌｏｓｓ
硫 碱 比
１ ６３．６８ ２１．７５ ５．３０ ３．８０ １．８０ ０．３７ ０．９４ ０．１９ ０．８１ ０．８２ ０．６０ ０．３５
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水泥 ＣＥＭＥＮＴ
２００７．Ｎｏ．１
熟料硫碱比对水泥浆流变性的影响
乔丽娜 １， 宓振军 ２， 乔立军 ３， 杨克锐 １ （ １．河北理工大学 材料工程学院， 河北 唐山 ０６３００９； ２．冀东水泥股份有限公司， 河北 唐山 ０６３０３１； ３．冀东水泥三友有限公司， 河北 唐山 ０６３１０１）
２ 工厂调研
在对冀东实际调研中， 我们得知， 有一段时间该 公司生产的水泥存在流变性能不够理想的问题。原因 可能是多方面的， 但熟料硫碱比的影响是主要原因之 一。为此我们进行了相关的分析研究。
我们将收集到的 ２００４ 年 １ 月到 ２００５ 年 １０ 月的 数据进行如下处理： 将每天熟料的硫碱比及其对应性 能的测试结果， 按月计算平均值， 以寻求它们之间的 相关关系， 结果如图 ５～图 ７ 所示。需要说明的是， 该 公司熟料的 Ｎａ２Ｏ 约 ０．１％， Ｋ２Ｏ 约 １．１％， Ｒ２Ｏ 在 ０．８％ ～０．９％之间， 属于高碱熟料。
从图 ２ 中看出， 石膏的加入降低了水泥浆体的剪 切应力、屈服应力和塑性黏度， 大大改善了浆体的流 变性。和不加石膏的试样一样， 随着熟料硫碱比的提 高， 对水泥浆体剪切应力的影响程度也有所降低。总 的来说， 对于高碱熟料而言， 无论加与不加石膏， 熟料 硫碱比对水泥浆体流变性的影响规律基本上是一致 的， 只是程度上有所不同。
图 ４ 不同熟料硫碱比水泥浆体流动曲线
由图 ４ 看出， 随着熟料硫碱比的增大， 水泥浆体 初始流动度逐渐增大， 经时损失逐渐减小。这和净浆 针入度的试验结果也是一致的。
从以上的试验结果可以看出， 随着熟料硫碱比的 增大， 浆体的剪切应力、屈服应力、塑性黏度、流动度 经时损失都逐渐减小。可见， 适当增大熟料硫碱比有 利于水泥流变性能的提高。
２） 掺 ４％石膏制成 的水泥， 采用 ０．４５ 水 灰 比 ， 用 微 型 坍 落 度 仪 按 照 ＧＢ８０７７—８７ 的 规 定 测 定 水 泥 净 浆流动度。
３） 掺 ４％石膏制成的水泥， 用维卡仪按照测定凝 结时间的方法测定水泥净浆针入度： 在水泥初凝后， 每隔 １０ｍｉｎ 测定试针的针入度， 然后作时间 ｔ 和针入 度 Ｌ 的关系曲线。 １．３．３ 岩相分析
２ ６３．５９ ２１．０３ ５．００ ３．７２ １．７１ １．１４ １．３６ ０．２２ １．１１ １．３８ ０．５０ ０．８１
３ ６３．５８ ２０．６０ ４．９５ ３．６６ １．７０ １．５５ １．６２ ０．２３ １．３０ １．４７ ０．５１ ０．９３
４ ６３．５２ ２０．２０ ４．８０ ３．６０ １．６２ ２．０７ １．７６ ０．２５ １．４１ １．５８ ０．５２ １．１４
０ 引言
流变性能是水泥的重要性能， 对混凝土的施工具 有重大意义。以往水泥企业对水泥的流变性能重视不 够［１］。随着建筑施工技术的不断发展， 建筑业对水泥的 流变性能提出了越来越高的要求。预分解窑生产水 泥， 当原料中的碱含量过高时， 经常出现水泥的需水 量高和配制的混凝土坍落度经时损失过大的问题。这 种现象不但与熟料的碱含量有关， 而且还与其硫碱比 有关。为此， 我们就熟料的硫碱比与水泥浆体流变性 能之间的关系问题进行了研究。
１ 试验
１．１ 试验原料 生料取自冀东， 化学组成与率值如表 １ 所示。
表 １ 冀东生料的化学组成与率值
化 学 组 成／％
率值
ＣａＯ ＳｉＯ２ Ａｌ２Ｏ３ Ｆｅ２Ｏ３ ＭｇＯ Ｋ２Ｏ Ｎａ２Ｏ Ｒ２Ｏ Ｌｏｓｓ ＨＭ ＳＭ ＩＭ
４３．８８ １４．０２ ３．０１ ２．２０ １．１７ ０．７８ ０．０７ ０．５８ ３４．３０ ２．２８ ２．７０ １．３７
１．１９
０．９２
３
０．２０
１．５０
１．１９
１．２３
４
０．２０
１．５０
１．１９
１．５８
１．３ 试验方法 １．３．１ 熟料的煅烧
将 不 同 硫 碱 比 生 料 混 合 均 匀 ， 加 ８％的 水 ， 压 制 成 Φ３０ｍｍ×１０ｍｍ 的 圆 片 ， 烘 干 后 放 在 匣 钵 内 ， 于 预
２００７．Ｎｏ．１
用 Ｎｉｋｏｎ 反光显微镜， 观察矿物形貌并进行显微 照相。 １．３．４ 熟料的 ＳＥＭ 分析
用 ＫＹＫＹ－ ２８００Ｂ 型扫描电镜， 观察矿物形貌， 拍 摄电镜照片。 １．４ 试验结果及分析
经煅烧后， 生料中的硫、碱都有不同程度的挥发。 测定熟料化学组成如表 ３ 所示， 率值及粉磨后的比表
面积如表 ４ 所示。硫碱比 Ｓ 按如下公式计算： Ｒ
图 １ 未加石膏的水泥浆体剪切应力与剪切速率的关系
图 ２ 加 ４％ 石膏的水泥浆体剪切应力与剪切速率的关系
１．４．２ 净浆针入度和净浆流动度测定结果 为了进一步验证熟料硫碱比对水泥浆体流变性
能的影响， 我们又做了净浆针入度和净浆流动度试 验， 试验结果如图 ３、图 ４ 所示。
从图 ３ 可以看出， ４ 条曲线所显示的净浆针入度 开始时基本上是一致的， ３０ｍｉｎ 之后， 各个试样的针 入度逐渐减小。值得注意的是， 熟料硫碱比高的试样， 净浆针入度减小的程度明显低于硫碱比低的， 换言 之， ３０ｍｉｎ 之后， 高硫碱比熟料配制的水泥净浆的针 入度比低硫碱比的大， 这从另一个角度说明， 提高高
表 ４ 煅烧熟料的率值及粉磨后的比表面积
率值
比表面积
试样 ＫＨ
ＳＭ
ＩＭ
／（ｍ２／ｋｇ）
１
０．８９
２．３９
１．３９
３４６
２
０．８９
２．４１
１．３４
３５０
３
０．９０
２．３９
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１．３５
３４８
４
０．９１
２．４０
１．３３
３４６
１．４．１ 旋转黏度计测试结果 各试样的旋转黏度计测试结果见图 １、图 ２。图中
曲线的切线在纵轴上的截距表征水泥浆体的屈服应
摘要： 模拟预分解窑煅烧制度， 在电炉中烧制不同硫碱比的高碱熟料， 分别对掺与不掺石膏的浆体， 用旋转黏度计、微型 坍落度仪以及维卡仪（测净浆针入度）等方法测其流变性能； 并结合岩相分析、扫描电镜（ ＳＥＭ） 对熟料硫碱比影响浆体流 变性的机理进行分析探讨。结果表明： 对于高碱熟料， 硫碱比过低会导致水泥浆体的流变性变差， 其主要原因是煅烧熟 料时液相黏度高将导致矿物晶体发育不完善、晶粒细小， 水化加快。适当提高熟料硫碱比， 有利于改善水泥浆体的流变 性。 关键词： 硫碱比； 水泥浆体； 流变性； 坍落度 Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ｈｉｇｈ － ａｌｋａｌｉ ｃｌｉｎｋｅｒ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｗａｓ ｂｕｒｎｔ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｕｒｎａｃｅ ｂｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｂｕｒｎｉｎｇ ｍｏｄｅ ｉｎ ｐｒｅｃａｌｃｉｎｅｒ ｋｉｌｎ． Ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅｓ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｔａｒｙ ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ， ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ ｓｌｕｍｐ ｍｅｔｅｒ ｃｏｎｅ ａｎｄ ｖｉｃａｔ ａｐｐａｒａｔｕｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｉｔｈ ｐｅｔｒｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ＳＥＭ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｉｆ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｈｉｇｈ － ａｌｋａｌｉ ｃｌｉｎｋｅｒ ｗｅｒｅ ｔｏｏ ｌｏｗ ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ ｗｏｕｌｄ ｂｅｃｏｍｅ ｂａｄ． Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎ ｗａｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ｐｈａｓｅ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ ｄｕｒｉｎｇ ｃｌｉｎｋｅｒ ｂｕｒｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｏｕｌｄ ｃａｕｓｅ ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｍｉｎｅｒａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｌｉｎｋｅｒ ａｎｄ ｓｍａｌｌ ｓｉｚｅ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｃｒｙｓｔａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅｎ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｒａｔｅ． Ｔｈｅ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｈｉｇｈ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｃｏｎｔｅｎｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｃｏｎｔｅｎｔ； ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ； ｒｈｅｏｌｏｇｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ； ｓｌｕｍｐ Ｆｉｒ ｓｔ ａｕｔｈｏｒ ＇ ｓ ａｄｄｒ ｅｓｓ： Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｂｅｉ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔａｎｇｓｈａｎ ０６３００９， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ 中图分类号： ＴＱ１７２．１ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００２－ ９８７７（ ２００７） ０１－ ０００４－ ０４
乔丽娜， 等：熟料硫碱比对水泥浆流变性的影响
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热到 ９５０℃的电炉中煅烧 ３０ｍｉｎ， 然后放入 １ ４５０℃的 电炉中再煅烧 ６０ｍｉｎ， 取出并立即用电风机吹冷。 １．３．２ 水泥浆流变性能的测定
１） 煅烧熟料分别掺 ０、４％的石膏制成水泥， 按水 灰比 ０．６ 加水搅拌 ５ｍｉｎ 后， 用 ＮＸＳ－ １１Ａ 型旋转黏度 计测定水泥净浆剪切应力；
由此可见， 通过分析实际生产中熟料硫碱比对凝 结时间、标准稠度用水量、净浆流动度的影响， 同样可 以说明： 随着熟料硫碱比的增大， 水泥浆体的流变性 改善； 且当熟料硫碱比大于某一值后， 会出现一个转 折点， 其后对水泥流变性能的影响大大减弱。这和我 们的试验结果是一致的。
图 ５ 不同熟料硫碱比水泥的凝结时间
１．２ 试样的配制
用 冀 东 生 料 、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、 二 水 石 膏 自 行 配 制 成
不同硫碱比的生料， 并用石灰石调整生料中 ＣａＯ 含
量一致。所配制生料的硫、碱组分如表 ２ 所示。
表 ２ 自制生料中的硫、碱组分
％
试样
Ｎａ２Ｏ
Ｋ２Ｏ
Ｒ２Ｏ
ＳＯ３
１
０．２０
１．５０
１．１９
０．３１
２
０．２０
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水泥 ＣＥＭＥＮＴ
２００７．Ｎｏ．１
碱熟料的硫碱比， 有利于改善水泥的流变性能。 图 ３ 不同熟料硫碱比水泥浆体针入度曲线
水泥标准稠度用水量降低， 硫碱比大于 ０．３５ 以后， 降 低的幅度减小。从图 ７ 中可以看出， 随着熟料硫碱比 的增大， 水泥净浆 ６０ｍｉｎ 和 ９０ｍｉｎ 流动度增大， ９０ｍｉｎ 的增大幅度大于 ６０ｍｉｎ 的， 说明随着硫碱比的增大， 水泥净浆流动度的经时损失减小。
力（!０）， 斜率表征水泥浆体的塑性黏度（η）。从图 １ 可以 看出， 随熟料硫碱比的增大， 水泥浆体剪切应力 τ、屈 服应力 τ０ 以及塑性黏度 η均减小， 说明水泥浆体的 流变性改善。但随着熟料硫碱比的增大， 流变性改善 的幅度趋于缓和， 硫碱比增大到一定值 （ 试验中为 ０．８１） 后， 对水泥浆体剪切应力的影响程度明显降低。
Ｓ＝
ＳＯ３
Ｒ １．２９Ｎａ２Ｏ＋０．８５Ｋ２Ｏ
表 ３ 煅烧熟料的化学组成
试 样
ＣａＯ
ＳｉＯ２
化 学 组 成／％ Ａｌ２Ｏ３ Ｆｅ２Ｏ３ ＭｇＯ ＳＯ３ Ｋ２Ｏ Ｎａ２Ｏ Ｒ２Ｏ
ｆＣａＯ
Ｌｏｓｓ
硫 碱 比
１ ６３．６８ ２１．７５ ５．３０ ３．８０ １．８０ ０．３７ ０．９４ ０．１９ ０．８１ ０．８２ ０．６０ ０．３５
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水泥 ＣＥＭＥＮＴ
２００７．Ｎｏ．１
熟料硫碱比对水泥浆流变性的影响
乔丽娜 １， 宓振军 ２， 乔立军 ３， 杨克锐 １ （ １．河北理工大学 材料工程学院， 河北 唐山 ０６３００９； ２．冀东水泥股份有限公司， 河北 唐山 ０６３０３１； ３．冀东水泥三友有限公司， 河北 唐山 ０６３１０１）
２ 工厂调研
在对冀东实际调研中， 我们得知， 有一段时间该 公司生产的水泥存在流变性能不够理想的问题。原因 可能是多方面的， 但熟料硫碱比的影响是主要原因之 一。为此我们进行了相关的分析研究。
我们将收集到的 ２００４ 年 １ 月到 ２００５ 年 １０ 月的 数据进行如下处理： 将每天熟料的硫碱比及其对应性 能的测试结果， 按月计算平均值， 以寻求它们之间的 相关关系， 结果如图 ５～图 ７ 所示。需要说明的是， 该 公司熟料的 Ｎａ２Ｏ 约 ０．１％， Ｋ２Ｏ 约 １．１％， Ｒ２Ｏ 在 ０．８％ ～０．９％之间， 属于高碱熟料。
从图 ２ 中看出， 石膏的加入降低了水泥浆体的剪 切应力、屈服应力和塑性黏度， 大大改善了浆体的流 变性。和不加石膏的试样一样， 随着熟料硫碱比的提 高， 对水泥浆体剪切应力的影响程度也有所降低。总 的来说， 对于高碱熟料而言， 无论加与不加石膏， 熟料 硫碱比对水泥浆体流变性的影响规律基本上是一致 的， 只是程度上有所不同。
图 ４ 不同熟料硫碱比水泥浆体流动曲线
由图 ４ 看出， 随着熟料硫碱比的增大， 水泥浆体 初始流动度逐渐增大， 经时损失逐渐减小。这和净浆 针入度的试验结果也是一致的。
从以上的试验结果可以看出， 随着熟料硫碱比的 增大， 浆体的剪切应力、屈服应力、塑性黏度、流动度 经时损失都逐渐减小。可见， 适当增大熟料硫碱比有 利于水泥流变性能的提高。
２） 掺 ４％石膏制成 的水泥， 采用 ０．４５ 水 灰 比 ， 用 微 型 坍 落 度 仪 按 照 ＧＢ８０７７—８７ 的 规 定 测 定 水 泥 净 浆流动度。
３） 掺 ４％石膏制成的水泥， 用维卡仪按照测定凝 结时间的方法测定水泥净浆针入度： 在水泥初凝后， 每隔 １０ｍｉｎ 测定试针的针入度， 然后作时间 ｔ 和针入 度 Ｌ 的关系曲线。 １．３．３ 岩相分析
２ ６３．５９ ２１．０３ ５．００ ３．７２ １．７１ １．１４ １．３６ ０．２２ １．１１ １．３８ ０．５０ ０．８１
３ ６３．５８ ２０．６０ ４．９５ ３．６６ １．７０ １．５５ １．６２ ０．２３ １．３０ １．４７ ０．５１ ０．９３
４ ６３．５２ ２０．２０ ４．８０ ３．６０ １．６２ ２．０７ １．７６ ０．２５ １．４１ １．５８ ０．５２ １．１４
０ 引言
流变性能是水泥的重要性能， 对混凝土的施工具 有重大意义。以往水泥企业对水泥的流变性能重视不 够［１］。随着建筑施工技术的不断发展， 建筑业对水泥的 流变性能提出了越来越高的要求。预分解窑生产水 泥， 当原料中的碱含量过高时， 经常出现水泥的需水 量高和配制的混凝土坍落度经时损失过大的问题。这 种现象不但与熟料的碱含量有关， 而且还与其硫碱比 有关。为此， 我们就熟料的硫碱比与水泥浆体流变性 能之间的关系问题进行了研究。
１ 试验
１．１ 试验原料 生料取自冀东， 化学组成与率值如表 １ 所示。
表 １ 冀东生料的化学组成与率值
化 学 组 成／％
率值
ＣａＯ ＳｉＯ２ Ａｌ２Ｏ３ Ｆｅ２Ｏ３ ＭｇＯ Ｋ２Ｏ Ｎａ２Ｏ Ｒ２Ｏ Ｌｏｓｓ ＨＭ ＳＭ ＩＭ
４３．８８ １４．０２ ３．０１ ２．２０ １．１７ ０．７８ ０．０７ ０．５８ ３４．３０ ２．２８ ２．７０ １．３７
１．１９
０．９２
３
０．２０
１．５０
１．１９
１．２３
４
０．２０
１．５０
１．１９
１．５８
１．３ 试验方法 １．３．１ 熟料的煅烧
将 不 同 硫 碱 比 生 料 混 合 均 匀 ， 加 ８％的 水 ， 压 制 成 Φ３０ｍｍ×１０ｍｍ 的 圆 片 ， 烘 干 后 放 在 匣 钵 内 ， 于 预
２００７．Ｎｏ．１
用 Ｎｉｋｏｎ 反光显微镜， 观察矿物形貌并进行显微 照相。 １．３．４ 熟料的 ＳＥＭ 分析
用 ＫＹＫＹ－ ２８００Ｂ 型扫描电镜， 观察矿物形貌， 拍 摄电镜照片。 １．４ 试验结果及分析
经煅烧后， 生料中的硫、碱都有不同程度的挥发。 测定熟料化学组成如表 ３ 所示， 率值及粉磨后的比表
面积如表 ４ 所示。硫碱比 Ｓ 按如下公式计算： Ｒ