水泥熟料淋雨或受潮后质量变化的试验研究

时间：2014-06-02 10:22:00

    引言 

    随着国内外市场的变化,水泥熟料开始大量出口,仅我局自1994年开始,至今已检验出口熟料近百万吨。在检验过程中,发现水泥熟料不易采取防雨措施,当淋雨或长期受潮后,其质量发生变化,导致熟料不符合出口合同指标要求,无法出口,不得不处理掉,造成了较大的经济损失。为防止同类事情的再次发生,从1996年开始,笔者会同企业有关技术人员按照出口合同指标要求,对熟料淋雨、受潮后化学成分、矿物和强度变化进行研究,做了一些模拟试验,其目的是指导实践保证出口熟料的质量。

    试验方法和结果
    模拟样品制备 把煅烧正常的回转窑水泥熟料取回充分混匀,等分成7份,每份3kg。第一份直接制样,做为基准样进行分析和检测。其余六份均放到铁盘内,第二份不淋水,其它五份均淋水,淋水熟料达到全部湿透,且每个盘底留有少量水。然后共同存放在物理室的地下室内,温度控制在20±2℃,相对湿度为90%,每天对样品搅动1～2次,使第二份均匀受潮。淋水样品始终保持熟料外层湿润,盘底留有少量水,如发现干燥则继续加入少量水。然后按表1设计的周期,到期准时取出部分熟料,先自然风干,再放到烘箱内在105±5℃下烘干2h,根据试验要求进行制样。
    化学分析试验 将模拟样品烘干后先用颚式破碎机破碎,混匀缩分,用盘磨磨细过0.08mm方孔筛,作为分析样品,按照GB176-1996标准进行常规化学分析并计算矿物组成。
    岩相分析试验 用XJZ-6型正置式金相显微镜(中国江南光学仪器厂制造)对模拟样品进行岩相矿物分析,从显微镜下观察,基准1号样品中,C3S晶形完整,分布均匀,界面清晰,没有分解现象,C2S为半完整的圆形,表面粗糙,边缘较整齐,如照片a所示。2号样品因受潮10d,与1号样品相比,C3S晶体发育完整,但晶体中有轻度分解现象。C2S为半完整的圆形,如照片b所示。3～7号淋水熟料在显微镜下发现C3S晶体多数都有程度不同的分解现象,只有少数晶体较为完整,随淋水时间增长C3S晶体分解增加,C2S晶体为半完整的圆形或不定形状,如照片c所示。
    X射线衍射分析 为了判断C3S的分解产物,我们用D/Max-3B型X射线衍射仪(日本理学公司制造)对样品进行X射线衍射分析(7号没测),结果发现基准样品和受潮10d的熟料没有出现Ca(OH)2,而淋水的3～6号样品均有水化产物Ca(OH)2出现。这说明在显微镜下观察到C3S晶体分解,是由于硅酸钙遇水后发生水化反应,生成了Ca(OH)2。
    强度试验 将几次被雨淋的出口熟料进行取样做为混合样进行强度试验,并与出厂时的熟料平均强度进行对比。
    试验结果分析与讨论
    从表2化学分析结果来看,1号基准样品其化学成分和矿物均符合合同规定要求,是一种正常的熟料。受潮10d的2号样品与1号基准样品相比,烧失量增加0.25%。3～7号五个淋水熟料样品与1号基准样品相比,随淋水时间增长,烧失量逐渐增大,SiO2、CaO含量明显下降。合同规定SiO2、CaO、C3S含量最低分别为20.00%、62.00%、50%,烧失量小于1%。从表2可以看出,淋水熟料3d即有烧失量指标不合格,且随时间增长,不合格指标增多。到14d时烧失量、CaO、SiO2含量三项指标不合格。其中烧失量增大,造成了SiO2、CaO相对含量降低。
    从岩相试验来看,1号基准样品是正常的硅酸盐水泥熟料。与1号样相比,2号受潮熟料C3S晶体有分解现象,这说明C3S成分下降。淋水熟料出现C3S晶体分解现象,且随时间增加,分解加剧,C3S含量随之下降。
    从X射线衍射试验来分析,1号基准样品和2号受潮样品并没有出现Ca(OH)2峰值,这说明没有Ca(OH)2产生。淋水的3～6号样品均有Ca(OH)2峰值,这可以判定出熟料遇水后发生水化反应,生成了Ca(OH)2。
    由于熟料遇水后发生水化反应,C3S含量降低,故熟料的早期强度下降,淋雨熟料3d抗压、抗折强度分别下降4.7MPa和0.6MPa。而28d抗压、抗折强度下降2.4MPa和0.2MPa。总之,淋雨次数越多,时间越长,水化反应越大,强度下降也越大。
    结论
    1、就受潮的熟料而言,质量变化比较小,但长期受潮,就有可能出现不合格指标。
    2、淋雨熟料质量明显下降,3d即出现烧失量指标不合格,且随时间增长不合格指标增多。到14d时已有烧失量、SiO2、CaO含量三项指标不合格,C2S含量也有不合格的可能。由于C3S发生水化,熟料强度明显下降。
    3、为保证出口熟料质量,商检人员必须要求企业和外贸公司在集货、发运、港口贮存时,采取防雨措施,以避免熟料淋雨、受潮,发生质量变化,同时在货物集港完毕应尽快装运出口。