混凝土缓凝剂

混凝土缓凝剂（共6篇）

1.混凝土缓凝剂 篇一

透水混凝土是由粗骨料、水泥、水以及必要时掺入的掺合料和外加剂等材料拌制而成的一种多孔混凝土, 具有透气、透水的特点, 是保护自然、维持生态平衡、缓解城市热岛效应的优良铺装材料, 是典型的功能型绿色混凝土[1,2]。露骨透水混凝土与普通透水混凝土相比, 增加了一项表面处理工艺, 即在透水混凝土成型后, 立即在表面均匀喷涂一层表面缓凝剂, 可以保证其表面水泥浆体在一定时间内不凝结硬化, 便于冲洗露出面层粗骨料的本色, 使其具有良好的自然铺面装饰效果, 而不影响面层粗骨料根部水泥浆体的正常硬化[3]。

露骨透水混凝土相比其他类型透水混凝土, 成型与施工工艺复杂, 其制备与应用技术中, 表面缓凝剂的选择和使用是决定表面露骨处理效果的关键因素[4]。但目前市售露骨混凝土表面缓凝剂存在对环境温度变化、喷洒量波动敏感性高、渗入深度不可控、着色力差及成本昂贵等缺点[5], 从而导致露骨处理效果波动大, 严重影响露骨透水混凝土的施工质量。因此, 开发一种用于露骨透水混凝土表面露骨处理的低敏感性表面缓凝剂成为一种紧迫的现实需要。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

(1) 缓凝剂:三聚磷酸钠、丙三醇、蔗糖、葡萄糖酸钠、柠檬酸、某有机膦酸, 为化学纯。

(2) 高性能减水剂:聚羧酸减水剂 (PC) , 固体粉剂, 减水率为29%。

(3) 增稠剂:阴离子型聚丙烯酰胺, 300万分子量。

(4) 着色剂:炭黑和白色硅酸盐水泥。

(5) 水泥:拉法基P·O 42.5级水泥, 具体性能指标见表1。

(6) 粉煤灰:泸州Ⅰ级粉煤灰, 具体性能指标见表2。

(7) 粗集料:彩色卵石, 粒径为5~10mm。

1.2 试验方法

缓凝剂性能检测方法:依照GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》测定水泥的标准稠度用水量及初凝时间。

表面缓凝剂露骨处理效果试验方法:透水混凝土成型后, 使用空气压缩法将表面缓凝剂雾化均匀喷洒于混凝土表面, 然后采用薄膜覆盖, 置于温度可控的环境内进行养护。养护至规定时间后, 使用高压水枪进行表面冲洗, 以确定露骨处理效果。试验用透水混凝土面层混凝土配合比见表3。

kg/m3

2 结果与讨论

2.1 掺量及温度对缓凝剂缓凝效果的影响

根据缓凝剂的缓凝机理, 缓凝剂的种类、掺量、环境条件、使用方法等均会对缓凝效果有不同程度的影响[6,7,8]。试验选用三聚磷酸钠、丙三醇、葡萄糖酸钠、蔗糖、某有机膦酸和柠檬酸六种缓凝剂作为表面缓凝剂复配的备选组份。图1为20℃不同掺量下缓凝剂对水泥初凝时间的影响。试验所采用拉法基P·O 42.5级水泥的初、终凝时间分别为3.3h和4.4h。

缓凝剂掺量分别为0.1%、0.2%、1.0%和4.0%, 均为大掺量使用。由图1可见, 三聚磷酸钠具有一定的缓凝作用, 在1.0%掺量以内, 缓凝时间随着三聚磷酸钠掺量增加而增大, 当其达到饱和掺量时, 继续增大三聚磷酸钠的掺量, 其缓凝效果略微降低。与三聚磷酸钠显著不同, 蔗糖在低掺量下表现出很强的缓凝效果, 其掺量为0.2%左右时, 水泥的初凝时间达59.2h。然而, 随着蔗糖掺量的进一步提高, 水泥的初凝时间急剧下降, 当其掺量达到4.0%时, 水泥的初凝时间仅为0.1h, 远低于基准水泥的初凝时间, 表现为促凝效果。一般认为, 蔗糖对水泥浆具有增溶作用, 随着掺量的增加, 增溶性即促进C3A水解的作用增大, 导致在蔗糖大掺量的条件下表现为对水泥的促凝作用。由此可见, 蔗糖随着掺量的不同, 既能使水泥缓凝, 也能促进水泥凝结。柠檬酸和葡萄糖酸钠同属于羟基羧酸系缓凝剂, 柠檬酸和葡萄糖酸钠在0.1%~4.0%的掺量范围内, 随着掺量的提高, 缓凝时间不断延长, 柠檬酸对水泥的初凝时间由7.2h增长至170.2h, 葡糖糖酸钠对水泥的初凝时间由10.1h增长至150.5h。柠檬酸对水泥的缓凝效果高于葡萄糖酸钠。丙三醇具有极强的缓凝效果, 水泥的凝结时间随着其掺量的增加而增加, 当其掺量为4.0%时, 水泥初凝时间达到了230.5h, 为六种缓凝剂中缓凝时间最长的。某有机膦酸同丙三醇表现出同样的缓凝趋势, 随着掺量的增加缓凝效果不断增强, 4%掺量时初凝时间达到144.9h, 初凝时间略短于丙三醇。不同缓凝剂随掺量的变化对水泥的缓凝效果影响表现出完全不同的趋势。

图2为缓凝剂在5℃、20℃、35℃和50℃、4.0%掺量条件下丙三醇、葡萄糖酸钠、柠檬酸和某有机膦酸等对水泥初凝时间的影响。葡萄糖酸钠、柠檬酸和三聚磷酸钠随着温度提高对水泥的缓凝效果下降趋势明显, 5℃时初凝时间分别为165.2h、192.5h和17.0h, 而在50℃时, 分别降至80.7h、98.9h和9.0h。而丙三醇和某有机膦酸对水泥缓凝效果受温度升高影响相对较小, 5℃时初凝时间为240.6h和165.6h, 而在50℃时, 分别为190.5h和129.6h, 丙三醇缓凝效果下降趋势大于某有机膦酸, 但在50℃时仍表现出很强的缓凝效果。某有机膦酸为一种典型的烷基膦酸类物质, 可与Ca2+螯合形成稳定络合物, 吸附于水泥颗粒及新晶相表面, 表现出缓凝效果对温度变化敏感性低的特征。随着温度提高, 蔗糖促凝效果更加明显。

2.2 缓凝剂与聚羧酸减水剂协同效应研究

图3为丙三醇和某有机膦酸与聚羧酸减水剂复合使用时对水泥凝结时间的研究。缓凝剂掺量为4.0%, 聚羧酸减水剂掺量分别为0、0.2%、0.4%和0.8%。由图3可见, 丙三醇和某有机膦酸在聚羧酸减水剂掺量为0时, 水泥的初凝时间分别为230.5h和144.9h, 随着聚羧酸减水剂掺量的提高, 缓凝剂对水泥的缓凝时间不断延长, 掺量为0.8%时, 缓凝时间达到283.2h和175.5h, 但是随着聚羧酸减水剂掺量的提高, 水泥缓凝时间的增长率逐渐降低。可见, 在聚羧酸减水剂强分散的作用下, 缓凝组份更易于发挥作用, 更有效地抑制水泥的水化进程, 与此同时, 由于丙三醇与某有机膦酸的辅助塑化效应使水泥浆体内部多余出更多的自由水, 使更多的水化产物游离在自由水中, 阻碍了水化产物之间的凝聚, 最终导致水泥的凝结时间延长。

2.3 表面缓凝剂的复配及不同组份对露骨处理效果的影响

低敏感性表面缓凝剂缓凝组份应满足以下条件: (1) 具有较强缓凝效果, 在面层石子根部浆体具有一定强度 (一般为24h) 时, 使石子表层水泥浆体仍未凝结; (2) 大掺量使用时, 缓凝效果随掺量增加而增加; (3) 缓凝效果对温度变化敏感性低。以上研究结果表明, 丙三醇和某有机膦酸缓凝剂适宜制备表面缓凝剂。某有机膦酸缓凝效果对温度敏感性优于丙三醇, 而丙三醇对水泥缓凝效果优于某有机膦酸, 通过二者以1:1的质量比复配, 利用其较长缓凝时间、温度稳定性和不同的缓凝作用机理, 以提高表面缓凝剂的稳定性。

表4为表面缓凝剂的复配。试验环境温度为20℃, a组份使用量为100g/m2 (以下表面缓凝剂喷洒量均以a组份质量计) , b组份为着色剂, 试验采用白色硅酸盐水泥与炭黑, 经过试验验证a与b质量比为1:1.5时, 可以对露骨透水混凝土表面实现良好的着色效果, 以判断喷洒量和已喷洒区域。据之前研究, 聚羧酸减水剂在a组份中的质量比宜为0.80%。按之前试验方法对表面缓凝剂不同组份对露骨处理效果的影响进行研究。

1#~4#为研究缓凝组份不同质量比对露骨处理效果的影响, 丙三醇和某有机膦酸在a组份中的质量比由2.00%递增至5.00%, 其他组份质量比一定。研究发现, 在表面缓凝剂喷洒24h后, 随着缓凝组份的质量比不断提高, 露骨透水混凝土面层石子表面浆体冲洗越发干净。在缓凝组份质量比较低时, 面层石子仍附着大量硬化浆体, 石子未脱落, 但随二者质量比提高至5.00%, 面层石子虽冲洗干净, 但是大量石子脱落, 可见, 丙三醇和某有机膦酸在a组份中的质量比为5.00%时, 满足露骨处理时的缓凝作用, 但由于缓凝组份渗入面层石子根部导致在冲洗时根部水泥浆体未产生足够强度, 导致面层石子脱落。1#表面缓凝剂对露骨透水混凝土表面处理效果见图4, 4#表面缓凝剂处理效果见图5。

4#~8#为分析稠度调节剂聚丙烯酰胺对缓凝组份渗入深度的影响。试验通过调节聚丙烯酰胺的质量比来调节表面缓凝剂的渗入深度, 聚丙烯酰胺的质量比由0分别调至0.05%、0.08%、0.10%和0.12%。由于聚丙烯酰胺的使用, 5#表面缓凝剂面层石子脱落明显低于4#。随着聚丙烯酰胺质量比提高至0.08%和0.10%, 6#和7#表面缓凝剂均实现了良好的露骨处理效果, 7#表面缓凝剂对露骨透水混凝土表面处理效果见图6。随着聚丙烯酰胺质量比进一步提高至0.12%, 由图7可知, 8#表面缓凝剂表面露骨处理效果不佳, 面层石子间隙存在少量硬化水泥浆体。聚丙烯酰胺的网络状结构及水解性使其具有絮凝性和增稠性, 其使用可调节表面缓凝剂的稠度进而有效调节缓凝组份的渗入深度, 使缓凝组份仅对面层水泥浆体发生缓凝作用, 而不渗入面层石子根部而影响面层石子根部水泥浆体的正常硬化。稠度调节剂过量使用会降低缓凝组份渗入深度进而影响露骨处理效果。

6#和7#表面缓凝剂在喷洒量为100g/m2、喷洒24h后处理效果良好, 分别把喷洒量提高至125g/m2和150g/m2, 其对露骨透水混凝土处理效果见表5。

由表5可见, 6#表面缓凝剂对喷洒量敏感性较高, 7#表面缓凝剂在100~150g/m2喷洒量范围内均可实现良好的表面处理效果, 可见聚丙烯酰胺在0.10%的质量比下, 可有效降低表面缓凝剂对喷洒量波动的敏感性。

试验采用白色硅酸盐水泥和炭黑为着色剂, 试验中, 9#表面缓凝剂除着色剂采用白色硅酸盐水泥替代炭黑以外, 其他组份同7#表面缓凝剂, 但是其露骨处理效果差于7#表面缓凝剂。9#表面缓凝剂对露骨透水混凝土处理效果见图8, 由图8可见, 白色硅酸盐水泥虽着色效果良好, 但其对缓凝剂的吸附和反应减少了渗入露骨透水混凝土面层有效缓凝组份, 当丙三醇和某有机膦酸的比例提至7.0%才可达到7#表面缓凝剂的处理效果, 见图9。因此, 炭黑作为着色剂, 其本身不与缓凝剂发生反应, 但是可吸附缓凝组份, 并且不断释放, 具有着色与缓凝剂载体的双重作用。

2.4 不同使用参数对表面缓凝剂露骨处理效果的影响

以7#表面缓凝剂为最优配比, 研究在环境温度为5℃、20℃、35℃条件下其对露骨透水混凝土表面处理的温度敏感性及可操作时间。试验结果见表6。

国内某知名厂商表面缓凝剂产品在35℃环境条件下可操作时间仅为24~40h, 喷洒量范围为100~120g/m2, 且无着色效果。由表5和表6可见, 丙三醇、某有机膦酸与聚羧酸减水剂复配, 通过炭黑着色及一定量聚丙烯酰胺调节缓凝组份的渗入深度及喷洒量波动敏感性, 该表面缓凝剂在5~35℃环境条件、24~60h操作时间、100~150g/m2喷洒量范围内均可实现良好的表面处理效果。该表面缓凝剂配比具有对环境温度和喷洒量敏感性低, 可操作时间长的优点, 可降低露骨透水混凝土施工难度, 并保证施工质量。

3 结论

(1) 丙三醇、某有机膦酸、柠檬酸和葡萄糖酸钠在0.1%~4.0%的掺量范围内, 随着掺量越高, 水泥的凝结时间越长。三聚磷酸钠随着掺量提高, 缓凝效果先增大后缓慢降低。蔗糖随着其掺量的不同, 既能表现出很强的缓凝效果, 在过量使用时也能促进水泥凝结。

(2) 丙三醇、某有机膦酸在5~50℃范围内表现出较为稳定的缓凝效果, 而柠檬酸和葡萄糖酸钠随着温度的提高, 缓凝效果降低较快。

(3) 聚羧酸减水剂与丙三醇、某有机膦酸等缓凝剂复合使用时具有协同效应, 可进一步延长缓凝剂的缓凝时间。

(4) 聚丙烯酰胺可有效调节缓凝组份渗入面层混凝土深度, 并降低对表面缓凝剂喷洒量波动的敏感性, 其掺量越高, 渗入深度越低。

(5) 低敏感性表面缓凝剂复配方案为:a组份:丙三醇5.00%、某有机膦酸5.00%、聚羧酸减水剂0.80%、聚丙烯酰胺0.10%、水89.10%;b组份:炭黑, a组份与b组份质量比为1:1.5。

摘要：研究了葡萄糖酸钠、丙三醇等六种缓凝剂、聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺及着色剂在不同掺量及不同使用条件下对表面缓凝剂性能的影响。研究表明, 丙三醇与某有机膦酸同聚羧酸减水剂复合使用进一步提升了表面缓凝剂缓凝组份的缓凝效果及稳定性, 通过炭黑的着色作用和一定质量比的聚丙烯酰胺调节有效缓凝组份对面层混凝土的渗入深度及降低喷洒量波动敏感性, 可制备出着色效果良好、在535℃环境温度、2460h露骨处理时间、100150g/m2喷洒量范围内均可实现良好露骨处理效果的低敏感性表面缓凝剂。

关键词：露骨透水混凝土,表面缓凝剂,敏感性

参考文献

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[6]王振军, 何廷树.缓凝剂作用机理及对水泥混凝土性能影响[J].公路, 2006 (7) :149-154.

[7]Hall D.The effect of retarders on the microstructure and mechanical properties of magnesia-phosphate cement mortar[J].Cement and concrete Research, 2001, 31 (3) :455-465.

2.混凝土缓凝剂 篇二

混凝剂聚硅酸-聚合硫酸铁复合工艺的研究

将聚硅酸与聚合硫酸铁进行复合.采用正交实验法和单因素法探讨了聚硅酸中二氧化硅浓度、n(Si):n(Fe)、聚合硫酸铁的盐基度、水玻璃活化pH等条件对复合产品的稳定性和絮凝效果的.影响.得出的复合条件为二氧化硅质量分数2%、n(Si):n(Fe)=1:2、聚合硫酸铁的盐基度在5%～15%、水玻璃活化pH为3.0.最后将复合混凝剂与商品聚合氯化铝(PAC)以及聚合硫酸铁进行比较,结果表明:该复合混凝剂的混凝效果完全达到了PAC的标准,然而其经济效益明显优于PAC;其混凝效果明显优于聚合硫酸铁.

作 者：杨玉萍 马晓鸥 Yang Yuping Ma Xiaoou 作者单位：五邑大学化学与环境工程系,广东,江门,529020刊 名：工业水处理 ISTIC PKU英文刊名：INDUSTRIAL WATER TREATMENT年，卷(期)：26(5)分类号：X703.1关键词：聚硅酸 聚合硫酸铁 盐基度

3.混凝土缓凝剂 篇三

近年来, 国家强化了对电厂二氧化硫排放的控制, 燃煤电厂烟气脱硫产业快速发展。截至2005年底, 建成投产的烟气脱硫机组容量达5300万千瓦, 其中采用湿法脱硫工艺的就占到90%以上, 其主要副产品为脱硫石膏。到目前为止, 亟待处理的脱硫石膏达1000万吨以上, 如不予以处理, 则堆积排放、污染环境;如能综合利用, 可变废为宝。国内对脱硫石膏的综合处理和应用已经起步, 脱硫石膏的应用蕴藏着巨大的市场机遇, 对于江苏、浙江、广东等天然石膏匮乏的地区, 脱硫石膏的大量出现为以石膏为原材料的企业带来了商业机会。脱硫石膏可以用做制造石膏砌块、腻子石膏、模具石膏、纸面石膏板以及水泥等建材产品, 但是目前能大量使用的限于制造纸面石膏板和作水泥缓凝剂。对水泥行业来说, 作水泥缓凝剂是脱硫石膏最主要的应用方式。我国的脱硫石膏主要集中在东部沿海地区, 2006年我国水泥产量约13亿吨, 仅东部地区就有8亿吨。按照4%的添加量计算, 如果全部用脱硫石膏代替天然石膏作为缓凝剂, 一年可消化脱硫石膏3200万吨, 完全可以解决目前脱硫石膏的利用问题。根据国家节能环保生产要求及对工业废渣综合利用的相关政策, 利用脱硫石膏作为水泥缓凝剂生产水泥, 既可降低成本, 又可将工业废渣变废为宝, 因此该项目的实施是非常必要的。

1 脱硫石膏与天然石膏比较

天然石膏与脱硫石膏的化学成分、细度, 颗粒粒径分布分别见表1、表2。

2 脱硫石膏作为水泥缓凝剂的实验研究

2.1 原材料

试验分别选取了A热电厂的湿脱硫石膏 (AGS) 、经过设备处理过的干脱硫石膏 (AGG) 以及B热电厂的湿脱硫石膏 (BGS) 。原材料还有水泥熟料、天然二水石膏 (TG) 、矿渣、矿粉和石灰石。原材料的化学分析见表3, 熟料的矿物组成见表4。

2.2 试验方法

湿脱硫石膏因含水分较高, 进试验小磨粉磨前将其存自然条件下干燥, 自然条件下干燥的脱硫石膏 (以下简称为脱硫石膏) 的含水率 (附着水) 为0.7%。将水泥熟料、石膏及各种混合材按配比要求计量后在球磨机中混磨30min, 水泥细度达到国家标准要求, 按照GB1346-2001进行水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性的测定, 按照GB/T17671-1999测定水泥各龄期强度。

2.3 实验结果

2.3.1 掺天然石膏时, 水泥的各项物理指标都相差不太明显, 只有强度随着SO3含量的增加而略有增加。

与天然石膏相比, 掺A热电厂的干脱硫石膏的水泥, 标准稠度用水量有所减少, 强度明显降低;掺A、B热电厂的脱硫石膏 (AGS和BGS) 的水泥, 比表面积偏大, 凝结时间大大延长, 强度也较高。总的看来, A热电厂的湿脱硫石膏缓凝效果最好, B热电厂的湿脱硫石膏次之, A热电厂的干脱硫石膏最差;SO3含量在2.5%~3.0%时水泥强度较高。

2.3.2 天然石膏和脱硫石膏不同比例时的硅酸盐水泥性能

选取水泥SO3含量为2.7%, 天然石膏与脱硫石膏 (AGS和BGS) 分别按l:2、2:l比例, 制成的硅酸盐水泥物理性能见表5。

由表5可以看出, 天然石膏与脱硫石膏按不同比例制成的各种水泥, 其物理性能差别不大, 只是加A热电厂脱硫石膏的水泥要比加B热电厂脱硫石膏的水泥凝结时间短一些。

2.3.3 加天然石膏和脱硫石膏时普通硅酸盐水泥性能

为了检验脱硫石膏对掺加混合材的普通硅酸盐水泥的影响, 将石膏、熟料、矿渣、矿粉和石灰按表6所示配比, 制成普通硅酸盐水泥, 并分别测试物理性能进行对比, 结果见表7。

由表7可以看出, 完全使用脱硫石膏作水泥缓凝剂制得的普通硅酸盐水泥, 与脱硫石膏与天然石膏按比例制得的水泥性能相差无几, 比天然石膏制成的水泥性能略好一些。

2.4 结果分析

2.4.1 脱硫石膏对水泥易磨性的影响

由以上试验可以看出, 粉磨时间相同时, 加脱硫石膏的水泥比表面积都明显偏大。这主要是因为脱硫石膏的易磨性比天然石膏要好, 而且脱硫石膏已是细粉状物料, 对熟料有助磨作用, 所以在相同的时间内, 磨得的水泥细颗粒较多, 比表面积明显偏大。

2.4.2 脱硫石膏对水泥凝结时间的影响

从表5可以看出, 脱硫石膏明显延长了硅酸盐水泥的凝结时间, 但从表7可知, 脱硫石膏对普通硅酸盐水泥的凝结时间并无明显影响。与硅酸盐水泥相比, 由于混合材的加入, 在普通硅酸盐水泥中熟料含量相对减少了, 脱硫石膏对其凝结时间的影响就不太明显。另外, 脱硫石膏细度大, 在水泥中能与水泥颗粒充分接触, 迅速发生反应, 所以更能有效调节水泥凝结时间。

2.4.3 脱硫石膏对水泥强度的影响

从以上试验结果可以看出, 湿脱硫石膏在自然条件下干燥后, 制成的水泥的强度都要比用天然石膏稍高一些。因为脱硫石膏中含有部分未反应的Ca CO3和部分可溶盐, 如K+盐、Na+盐, 这些杂质的存在有利于加速水泥水化, 对促进水泥强度发展, 激发混合材活性的充分发挥, 对水泥结构性能都有提高作用。在杂质含量相同的情况下, 就脱硫石膏而言, 没有参加反应的碳酸钙颗粒一部分以石灰石颗粒形态单独存在, 另一部分以核形式存在于二水硫酸钙中心, 这就增加了有效参与水化反应的硫酸钙颗粒数量, 使其有效组分高于天然石膏, 而天然石膏杂质在水化时一般不能参加反应, 所以在一定程度上天然石膏性能不及脱硫石膏。

2.4.4 结论

根据试验结果, 已证明脱硫石膏用作缓凝剂在纯度、粒度和微量成分等性能上基本没有问题。

(1) 脱硫石膏用作水泥缓凝剂, 在相同的粉磨时间内, 与天然石膏相比, 制成的水泥比表面积偏大。

(2) 脱硫石膏能够延长硅酸盐水泥的凝结时间, 但对加入混合材的普通硅酸盐水泥几乎没有影响。

(3) 与天然石膏相比, 用脱硫石膏制成的水泥强度稍高。

(4) 工业试生产结果同样表明, 用脱硫石膏生产的水泥各项质量指标均能达到水泥标准的要求。

总的看来, 脱硫石膏代替天然石膏作水泥缓凝剂, 可以用于水泥生产。

3 脱硫石膏的使用案例

为了降低水泥成本, 某些水泥厂已经成功使用脱硫石膏代替天然石膏生产水泥, 并取得了良好的经济效益。基于此, 广州市珠江水泥有限公司于2007年8月开始进行使用脱硫石膏代替天然石膏项目的改造, 本改造方案在保留原有的石膏配料系统的基础上, 新建一个配料系统, 在试生产阶段同时使用两个系统配料来调整脱硫石膏的加入量, 再根据试生产的结果逐步增大脱硫石膏的用量, 以求达到用脱硫石膏来代替天然石膏的目的。

工艺流程如图1所示。

3.1 方案说明

3.1.1 脱硫石膏输送入仓

脱硫石膏用自卸船运至该厂码头, 通过船自有的皮带直接卸至F1J03皮带下料口, 也可以用普通船运到该厂码头, 利用码头抓斗机卸至F1J03皮带机的下料口, 先后经过F1J07、F1J08、F1J09、F1L01、F1L02、F1L03送至联合均化库专堆存放, 入仓时用装载车送入G1J01下料口, 经G1J01、G1J02, 后通过新增加的一条皮带机进入两个新建的石膏仓, 分别供三台水泥磨使用。

另外可以把船运来的脱硫石膏用自卸车运到工厂现在的石膏堆场, 要使用时再用自卸车运至F1J03皮带下料口, 再经输送系统输送到均化库专门堆场。这相当于现在天然石膏的使用流程。这样就可以保持一个安全的库存量。

购买脱硫石膏的结算数量:直接进联合均化库的脱硫石膏的可以用F1J09的测量结果作为结算数量;通过大堆场中转的可以过地磅, 也可通过F1J09来测量。

以上方案既能较好地利用现有的输送设备以减少投资, 又能保留原有的石膏配料系统。现在从码头到均化库的皮带输送机的下料斗和转料点的内侧都已经加装了高分子聚脂防粘衬板, 可有效防止物料在输送过程中发生堵塞。需要增加的设备:

(1) 皮带机1台, 把从G1J02出来的物料送至新建钢板仓。

(2) 气动三通闸2台。安装于皮带机下料处, 用于将物料卸入两个新建的钢板仓。

3.1.2 仓储和定量喂料

拟建造两个!5.0m×8m的钢板仓用于存储脱硫石膏, 分别计量后喂入1号、2号和3号水泥磨。在钢板仓底部出料口加装筒仓强制卸料器, 钢板仓锥斗内侧加装高分子聚脂防粘衬板, 以保证物料畅通。筒仓强制卸料器出来的物料通过皮带秤喂入配料皮带进磨。需要增加的主要设备:

(1) 两个!5.0m×8m的钢板仓, 用于存储脱硫石膏;

(2) 3台筒仓强制卸料器;

(3) 3台电子皮带秤。

3.2 投资 (表8)

3.3 设备维护成本

本系统投入运行后设备维护成本跟原有的天然石膏配料系统基本相同。

4 经济效益

4.混凝土缓凝剂 篇四

石膏建材具有轻质、生产能耗低、尺寸稳定性好、干燥时不开裂及对人体无害等优点。石膏缓凝剂对石膏建材的使用和发展起着关键作用, 石膏缓凝剂的加入解决了石膏凝结硬化快的问题, 满足石膏基材料成型和施工的需要。但是缓凝剂使用的同时不可避免的会给强度带来负面影响[1,2,3,4,5]。

磷酸盐类缓凝剂主要有六偏磷酸钠、多聚磷酸钠等, 对建筑石膏有显著的缓凝效果。但国内外对磷酸盐类缓凝剂尚缺乏系统研究[6,7]。只是针对每一种磷酸盐或者磷酸盐与磷酸盐之间的复合研究, 对于磷酸盐与蛋白类缓凝剂的复合研究还存在空白。本文在对磷酸盐单独缓凝研究的基础上, 对磷酸盐与蛋白类缓凝剂的复合进行了研究, 研究了其对建筑石膏凝结时间和强度的影响, 制备了高效缓凝且对强度影响较小的石膏缓凝剂。

1 试验

1.1 试验用原材料

建筑石膏:0.2 mm方孔筛筛余6.4%~7.8%, 初凝时间5~13 min, 终凝时间8~17 min, 7 d绝干抗折强度8.7~11.0 MPa, 7 d绝干抗压强度31.8~42.0 MPa。

六偏磷酸钠 (LP) 、三聚磷酸钠 (SJ) 、多聚磷酸钠 (DJ) :均为分析纯;蛋白类PT:淡黄色粉末, 市售。

1.2 试验方案

主要通过测试建筑石膏的凝结时间和强度2项性能进行试验效果评价。

(1) 凝结时间测试:按GB/T 9776—2008《建筑石膏》进行。

(2) 强度测试:按GB/T 9776—2008, 在干养护室养护7 d后测试试件经40℃烘至恒重的烘干强度。

2 试验结果与讨论

2.1 几种磷酸盐对建筑石膏性能的影响

选取六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠分别加入建筑石膏中, 几种磷酸盐对建筑石膏凝结时间和抗压、抗折强度的影响见图1~图6。

由图1可以看出, 六偏磷酸钠对石膏初凝的影响效果随着掺量增加而增加, 对终凝的影响较大, 当掺量为0.23%时, 24 h不能终凝。由图2可见, 六偏磷酸钠对建筑石膏强度影响也较大, 强度随掺量增加而降低, 掺量为0.2%时, 抗压强度降低53%。继续增加掺量, 基本不能形成强度。

由图3可以看出, 三聚磷酸钠对石膏初凝的缓凝效果随着SJ掺量增加而增强。对终凝的缓凝整体呈现随掺量增加而逐渐增加的趋势, 掺量大于0.3%时对终凝影响较大, 终凝时间在6 h以上, 继续加大掺量, 甚至要1~2 d凝结。由图4可以看出, 三聚磷酸钠低掺量时对强度影响不大, 强度随掺量增加稍有降低, 掺量大于0.3%时, 强度降低很多, 甚至不能形成强度。

由图5、图6可以看出, 多聚磷酸钠对石膏的缓凝主要表现在对终凝时间的缓凝上, 并且随掺量增加缓凝效果明显增强, 0.3%掺量时缓凝7 h以上。随着多聚磷酸钠掺量增加, 石膏强度降低, 掺量小于0.2%时, 强度降低不多, 最多降低19%, 继续增加掺量, 由于终凝时间的延长, 对强度影响较大, 基本不能形成强度。

2.2 蛋白类PT对建筑石膏性能的影响

将蛋白类PT单独掺入建筑石膏中, 对建筑石膏的凝结时间和抗压、抗折强度的影响分别见图7和图8。

由图7可以看出, PT对石膏的缓凝效果较好, 且PT对石膏的缓凝主要表现在对初凝的缓凝上, 石膏的初凝时间随着PT掺量增加而逐渐延长, PT掺量0.15%后初凝时间有短暂的下降, 0.3%掺量以后初凝时间达14 h以上;初凝、终凝时间相隔较短。由图8可以看出, PT对石膏的抗压、抗折强度影响较小, 抗压、抗折强度随着掺量增加逐渐降低, 缓凝5~6 h, 抗压强度降低39.6%, 抗折强度降低34%, 继续提高PT掺量到0.3%时, 缓凝时间达14 h以上, 抗压、抗折强度降低基本保持稳定在30%~40%。

2.3 三聚磷酸钠与PT复合对建筑石膏性能的影响

固定蛋白类PT掺量为0.05%, 将三聚磷酸钠与PT复合掺入建筑石膏中, 其对建筑石膏的凝结时间和抗压、抗折强度的影响分别见图9和图10。

由图9可以看出, PT与三聚磷酸钠复合对石膏的缓凝时间较PT单独缓凝的时间延长了。三聚磷酸钠掺量为0.05%时, 对凝结时间基本没有影响;三聚磷酸钠掺量为0.1%时, 初凝时间延长了145 min;三聚磷酸钠掺量为0.15%时, 初凝时间延长了330 min;三聚磷酸钠掺量为0.2%时, 初凝时间达8h以上, 缓凝效果显著。同时, 不同掺量时终凝时间也有不同程度的延长, 各掺量中的初凝时间与终凝时间间隔不大, 在15min之内。

由图10可以看出, PT与三聚磷酸钠复合时, 对抗压、抗折强度影响不大, 抗折强度降低20%~32%, 抗压强度降低5%~25%。PT掺量为0.05%, 三聚磷酸钠掺量为0.12%时, 缓凝时间达5 h以上, 对强度影响不大, 抗折抗压强度分别降低26%和5%。PT掺量为0.05%、三聚磷酸钠掺量为0.2%时, 初凝延长至8 h以上, 抗折强度降低37%, 抗压强度降低31%, 与普通的石膏缓凝剂缓凝时间延长时对强度的损失达50%以上相比, 具有很好的强度优势。

3 机理分析

磷酸盐类对石膏的缓凝机理, 有文献[8,9,10,11]研究:三聚磷酸钠与二水石膏晶核表面钙元素发生化学反应, 吸附在晶核表面, 降低晶核表面能, 增大了成核势垒, 从而延长晶核达到临界成核尺寸的时间, 表现为石膏凝结时间延长, 水化率降低。同时, 吸附作用使二水石膏成核几率和数量减少, 离子在各晶面的叠合速率降低, 晶体生长延缓, 晶核由于有充分的时间和空间发育生长, 导致尺寸粗化。由于石膏[111]面主要由钙离子组成, 因此优先选择吸附在该晶面上, 强烈抑制长轴的生长, 从而改变了长短轴的相对生长速率, 晶体由针状转变为短柱状, 削弱了晶体之间的接触和连生, 晶体之间空隙变大, 宏观上表现为强度的下降。

蛋白类对石膏的缓凝机理, 文献[12]研究发现, 大分子缓凝剂 (蛋白类) 掺入石膏基材料中, 会与二水石膏表面的钙离子结合, 覆盖在二水石膏的晶核表面, 降低晶核表面能, 抑制了晶核的生长。同时由于其覆盖作用, 使二水石膏晶体的相互接触受到隔离, 延迟了结晶网络的形成, 导致水化进程减缓。微观研究发现, 蛋白类缓凝剂加入石膏中, 二水石膏晶体也会有粗化现象, 但是晶体形貌并未发生变化。说明蛋白类对二水石膏晶面的作用没有选择性, 而是各个晶面生长同时受到抑制, 晶面有充足的时间生长, 晶体尺寸更大而已, 宏观上则表现为对强度的影响较小。

根据文献研究及试验所得数据推测, 磷酸盐类与蛋白类复合后, 各自发挥缓凝作用的同时, 也产生了协同缓凝的效应, 磷酸盐类对终凝的缓凝加上蛋白类对强度的影响较小, 最终使得两者复合制备的石膏缓凝剂缓凝效果显著的同时对强度影响较小。

4 结语

(1) 磷酸盐类对石膏的缓凝效果主要影响石膏的终凝, 高掺时终凝可达1~2 d, 甚至不能终凝;低掺量时对强度影响不大, 但高掺量时对强度影响极大, 强度降低50%以上, 甚至不能形成强度。

(2) 蛋白类PT主要影响石膏的初凝时间, 0.3%掺量以后初凝时间达14 h以上, 抗折、抗压强度降低基本保持在30%~40%。

(3) 三聚磷酸盐与蛋白类PT复合对石膏的缓凝效果显著, PT掺量为0.05%、三聚磷酸钠掺量为0.12%时, 缓凝时间达5 h以上;其对强度影响不大, 抗折、抗压强度分别降低26%和5%。

参考文献

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5.混凝土缓凝剂 篇五

随着我国经济建设的发展，用电量需求的逐年上升，近几年来热电企业上马新的机组较多。同时随着社会环保要求的日益提高，国家对热电企业的烟气SO2排放量有了强制性要求。新投建机组必须配备使用烟气脱硫工艺设备。原来没有配置脱硫设备的热电企业也必须增加脱硫设备的配置，烟气SO2排放量达到指标后，才能投入生产。由此产生了大量烟气脱硫之后的固体废物——脱硫石膏。在2010年全国由此产生的脱硫石膏达到了5230万吨。预计到“十二五”，脱硫石膏年出产量将达6000万吨以上，随之而来的就是这些脱硫石膏的大量存积，无法处理。而目前利用脱硫石膏主要生产一些石膏板材、石膏磨具等，利用处置量有限，对社会环境带来了很大的压力。水泥行业作为社会上固体废弃物循环利用的一个主要行业，如何利用这一废弃资源，变废为宝。既为国家社会消除由此带来的社会环境压力，增加社会效益。又能在不影响产品质量的前提下为企业降低生产成本，提高经济效益。实现社会、环境、企业共赢，是摆在各水泥企业面前的一个课题。本文通过利用脱硫石膏的主要成份是二水硫酸钙，性能与二水石膏相近，用其代替二水石膏作为水泥缓凝材料在水泥企业生产中的一些试验，工业性生产。论述了脱硫石膏在水泥企业中利用的可行性，以及在使用过程中的一些控制要点。

1 脱硫石膏类型的选择及使用中的控制要点

目前热电企业的脱硫石膏工艺90%以上都是湿排。因此所排放的脱硫石膏水份都较大，且都是粉状料。因此在实际水泥生产过程中直接掺用困难较大。且易造成堵料，从而对水泥质量控制造成影响。

近一、二年在水泥企业试验性使用的脱硫石膏主要有以下三种类型。

⑴直接热电厂出来未进行加工的原状脱硫石膏。

⑵在原状脱硫石膏中掺加一定比例的化学胶黏剂，进行化学工艺成球的脱硫石膏。

⑶在原状脱硫石膏中掺加一定比例的粉煤灰等物料，并进行机械压膜工艺成球的脱硫石膏。

为此首先对以上三种类型脱硫石膏和二水石膏进行交叉对比小磨试验，确认掺用后对水泥产品质量是否有影响。

各类型脱硫石膏和二水石膏的有效成份检测数据见表1所示;配比设定见表2;各水泥性能指标检测见表3。

%

本试验以控制相同的SO3含量，相同的熟料、矿渣配比，通过各类型脱硫石膏替代二水石膏比例的变化与掺用二水石膏的水泥各性能指标进行对比分析，以确定各类型脱硫石膏掺用后对水泥产品质量是否有影响。从试验数据可以分析得出以下结果。

1.1 对水泥凝结时间的影响

从试验结果来看，在水泥SO3含量控制相同的情况下，掺用三种类型脱硫石膏的水泥与全部使用二水石膏的水泥相比其凝结时间基本相当，当全部使用脱硫石膏时凝结时间略有上升，但上升幅度不大，能满足水泥标准的要求。

1.2 对标准稠度用水量的影响

从试验结果来看，掺用三种类型脱硫石膏的水泥与全部使用二水石膏的水泥相比其标准稠度用水量没有发生变化。

1.3 对水泥使用性能的影响

从胶砂流动度结果来看，掺用三种类型脱硫石膏的水泥与全部使用二水石膏的水泥相比基本没有发生变化。从净浆流动度结果看出，掺用原状脱硫石膏与机械成球脱硫石膏的水泥与全部使用二水石膏的水泥相比没有发生变化，但掺用化学成球脱硫石膏的水泥与全部使用二水石膏的水泥相比下降幅度很大，且随着化学成球脱硫石膏掺加比例的提高，水泥净浆流动度下降幅度越大，说明掺用化学成球脱硫石膏对水泥与混凝土外加剂的适应性产生了很大的影响，这可能是成球时掺入的化学胶黏剂对混凝土外加剂的效能产生了干扰所致。

1.4 对水泥强度的影响

从试验的结果来看，掺用原状脱硫石膏与机械成球脱硫石膏的水泥与全部使用二水石膏的水泥相比，3天强度变化不大而28天强度还略有提高，这可能是脱硫石膏中含有部分未反应的CaCO3和部分可溶盐，如K+、Na+，这些杂质的存在有利于加速水泥水化，激发混合材活性的充分发挥，以及其中所含CaCO3对水泥结构性能有提高作用。但掺用化学成球脱硫石膏的水泥与全部使用二水石膏的水泥相比，28天强度有一定幅度的下降，且随着化学成球脱硫石膏掺加比例的提高，其下降幅度越大，这可能是由于化学成球脱硫石膏所含的化学胶黏剂PH值较小，使水泥水化后的浆体水化溶液碱度下降，从而影响水泥强度的发挥。

从以上试验结果来分析，可以确认掺用原状脱硫石膏与机械成球脱硫石膏对水泥性能没有影响。而掺用化学成球脱硫石膏对水泥的强度及性能影响较大，无法使用。因此下一步选用原状脱硫石膏和机械脱硫石膏投入工业性试生产。试验目的主要是确认如使用这两种脱硫石膏，是否能满足生产工艺设备的要求。

1.5 原状脱硫石膏的试验

考虑到原状脱硫石膏的水份较大、颗粒细，单独进配料库易堵料，无法满足配料要求，因此采用按一定比例与二水石膏搭配进配料库的方法进行使用试验。掺加比例的设定：第一次按0.5%的原状脱硫石膏掺加总量进行搭配试用，连续试验16小时，若不影响正常进料、下料及生产，之后每次按增加0.5%的原状脱硫石膏比例进行递增试验。在第一次0.5%原状脱硫石膏的试用过程中，出现了进料困难(破碎机口料下不去，提升机料甩不出、回料等问题)，石膏配料秤易堵料，造成石膏下料时断时续，影响水泥配料的稳定性。因此无法再做进一步的试验。

1.6 机械成球脱硫石膏的试验

首先试验仍采用按一定比例与二水石膏搭配进配料库的方法进行使用试验。掺加比例的设定：第一次按1.0%的机械成球脱硫石膏掺加总量进行搭配试用，连续试验16小时，若不影响正常进料、下料及生产。之后每次按增加0.5%的机械成球脱硫石膏比例进行递增试验。通过多次的递增掺加试验，按1.0%、1.5%的比例进行掺用时，基本不影响混合石膏的进库及配料。当机械成球脱硫石膏的掺加比例达到2.0%及以上时，易出现进库提升机、下料管等堵料，以及石膏库结库等问题，影响石膏的正常配料。

之后针对与二水石膏搭配使用过程中存在的问题，对石膏配料工艺、设备进行了改造，以期全部用机械成球脱硫石膏代替二水石膏做为缓凝剂进行配料。改造的主要内容为：(1)直接用进料斗进行配料，取消进库的中间输送设备同时减小石膏配料库的容积，以消除进料过程中的堵料和储库的结库。(2)在进料斗的内壁安装摩擦系数小的树脂板以及在料斗的边壁上安装振动器，增加下料的顺畅性。(3)在管理控制上一方面增加进料频率，另一方面增加巡检人员，进料斗出现积料、堵料时及时处理避免断料。经过以上几方面的改造后，进行全部用机械成球脱硫石膏代替二水石膏配料的试生产，从试验结果来看，完全能满足配料生产要求。经过一个月的连续性试用，对期间生产的水泥各指标数据进行对比分析，统计数据如表4所示。

注：1、S—全部使用机械成球脱硫石膏期间水泥检测指标平均值;O—未使用机械成球脱硫石膏期间水泥检测指标平均值。2、统计了使用机械成球脱硫石膏与未使用机械成球脱硫石膏各一个月的生产数据。

从统计数据来看，全部使用机械成球脱硫石膏后所生产的水泥各产品质量指标及出磨水泥SO3合格率与未使用机械成球脱硫石膏相比基本未发生变化，且完全符合产品标准要求和使用性能要求。之后又根据机械成球脱硫石膏水份情况，掺入了一定比例的原状脱硫石膏进行搭配使用，其搭配的比例以不影响正常配料为前提。

2 结论

通过试验分析可得出以下结论：

(1)电厂烟气脱硫石膏经过一定的处置或加工完全可作为水泥缓凝剂使用。

(2)选用原状脱硫石膏和机械成球脱硫石膏作为水泥缓凝剂对水泥性能不会产生影响。

(3)使用过程中要重点考虑掺加工艺流程方面的问题，可对工艺设备作一定的改造，同时需重点加强对其的水份控制。

(4)鉴于脱硫石膏的价格比天然二水石膏的价格要低得多，而SO3含量又高，其石膏掺量降低可用低价的混合材替代，同时对水泥又能起到一定增强效果。另外又可作为综合资源利用废渣使用。一方面可为水泥企业增加可观的经济效益，另一方面通过废渣循环利用又减轻了国家环境压力，增加了社会效益。

摘要：电厂烟气脱硫石膏经过一定的处置或加工完全可作为水泥缓凝剂使用;选用原状脱硫石膏和机械成球脱硫石膏作为水泥缓凝剂对水泥性能不会产生影响;使用过程中要重点考虑掺加工艺流程方面的问题, 可对工艺设备做一定的改造, 同时需重点加强对其的水份控制。

关键词：脱硫石膏,试验,工业生产,水泥质量,综合利用

参考文献

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6.混凝土缓凝剂 篇六

我公司两台水泥磨工艺系统配置均为:RPV100-63型辊压机+Φ4.2m×11m球磨+N-2500型O-sepa选粉机组成预粉磨闭路水泥粉磨系统。水泥生产中脱硫石膏 (平均水分15%) 作水泥缓凝剂存在输送环节容易堵塞、提升下料黏结严重等问题, 直接影响了其应用。我们不断进行考察、摸索:1) 使用过混料掺加, 即在入配料站料仓以前, 在皮带上和物料混合, 但经常造成入仓提升机溜子堵塞, 出现事故停车。2) 在入辊压机前的皮带上建仓, 但是由于还要经过入磨提升机, 所以仍然存在溜子堵塞, 事故停车;且长时间以后, 整个提升机壳体里面黏结成一个斗子的小井, 影响提升能力。3) 考虑干燥使用, 但成本太高, 而且对水泥企业也不现实。

最后我们总结, 只有减少中间环节, 离入磨越近越好, 不给其堵塞的机会。采用在入磨溜子直接喂入方式, 不经过辊压机;同时连接溜子选用垂直方式, 避免因黏滞而产生堵塞。因磨内有负压, 基本上可避免敞开式喂料对环境的负面影响。

2 项目内容及实施

在二号水泥磨南侧建仓, 仓的两侧角度在75°左右, 仓里挂增滑衬板, 外挂定时电振机, 下设两台定量给料机, 控制信号接到中控操作室, 由操作员根据水泥质量情况, 随时调整电子皮带秤的转速, 然后下料到两条皮带上, 因为是直上直下, 所以不存在堵料问题。经两台爬升角度为23°皮带机输送到磨头上方, 送入镶有增滑衬板的溜子, 靠辊压机下料和回粉直接带入磨头。此次改造需提前将1号磨回粉斜槽改动, 给1号脱硫石膏皮带让出位置, 以保证喂料的休止角。需要砌挡墙75.3m, 堵7个1.8m的窗户, 安装钢大门一个;新建压型钢板屋面库房120m2;封闭现熟料堆场548m2作为脱硫石膏堆场。

主要设备及土建设施见表1。

3 初步的技术、经济分析

设备及设施费用57.6万元, 安装费用2.25万元。项目总投资59.85万元。

天然石膏SO3平均含量35%, 脱硫石膏SO3平均含量42%, 水泥中SO3平均含量3%, 每年生产200万t水泥, 如用天然石膏需17万t, 如用脱硫石膏需14.2万t。天然石膏进厂单价约130元/t, 脱硫石膏进厂单价108元/t。

节约的采购成本为:

17×130-14.2×108=676万元。

投资回报很好。

4 结论及建议