900℃、1350℃下煅烧的石灰水化性能差异初探

第１（）期（总第１６２期）　试验研究■　ｑ　ｏｏ。ＩＳ、１－ｑ５　０。［下煅烧的石灰水化性能差异初探　许小健，郑洪武，袁卫民　（福建省建筑材料工业科学研究所，福建福州３５（）００２）　摘要石灰石在９００￣Ｃ、１３５０＇Ｙ２煅烧成石灰，探讨这两种石灰的水化活性，水泥掺入不同量石灰后体积安定性、　石灰；体积安定性；砂浆收缩性能；水化活性；ｆ－ＣａＯ；水化膨胀　砂浆收缩性能的变化，结果表明煅烧温度影响了石灰的性能。　关键词０引言　水泥熟料、钢渣、粉煤灰和脱硫灰等材料中都含有　ｆ－ＣａＯ，一般认为…由于ｆ－ＣａＯ与水反应生成Ｃａ（ＯＨ）　，产生体　积膨胀，破坏浆体体积稳定性，因此ｆ－ＣａＯ被认为是胶凝材　料中有害成分而加以限制。水泥熟料、钢渣和粉煤灰标准中　对ｆ－ＣａＯ含量限值作了明确的规定。也有学者对水泥熟料中　不同形态的ｆ－ＣａＯ对水泥性能的影响进行研究，对ｆ－ＣａＯ水　化膨胀机理有了进一步的了解。水泥熟料、粉煤灰、钢渣和脱　硫灰中ｆ－ＣａＯ形成温度各不相同，其水化性能对这些材料的　应用有指导意义。　按ＧＢＴＦ　１７６—２ｏｏ７＜＜水泥化学分析方法》㈦叶１甘油酒精法　测石灰的ｆ－ＣａＯ；按ＪＣＴＩ、６２Ｉ一２ｏｏ９＜＜硅酸盐建筑制品用生石　灰》　对石灰进行＿｝『ｌｊ化速度、消化温度检测。　９００￣Ｅ煅烧的　厌按掺艟２％、４％、６％、８％、１０％、１５％，　１３５０％煅烧的石灰按掺　２％、４％、６％分别掺人Ｐ．０４２．５海螺　水泥中，搅拌混匀，分别编　为Ｄ１、Ｉ）２、Ｄ３、Ｄ４、Ｉ）５、Ｉ）６，Ｈ１、　Ｈ２、Ｈ３。对Ｄ、ｌ・ｌ系列水泥样Ｉ｝ＩＩＩ按ＧＢ／Ｔ　１３４６—２０ｌｌ《水泥标准　稠度、凝结时间表、安定性》㈨雷氏法检测其安定性。　根据掺石灰的水泥安定性检测结果，设计了系列配方　ＣＯ、ＣＤＩ～ＣＤ４、ＣＦＩ１、ＣＨ２，按Ｊｆ；Ｊ／Ｔ　７０—２００９《建筑砂浆基本　本文选取９（）０℃、１３５０￣Ｃ两个温度煅烧石灰，分别代表脱　性能试验方法》　对这些样品进行砂浆收缩性能测试，胶砂比　１：３＝４５０：１３５０（ｇ），龄期１、７、１４、２８和６０ｄ。　硫灰和熟料煅烧温度（其中由于高温炉的缘故，未能在　１４００￣Ｃ或更高温度下煅烧），对石灰的水化活性，掺入水泥后　进行安定性、膨胀性能测试，初步探讨煅烧温度对石灰性能　的影响。　２结果与讨论　２．１煅烧温度对石灰水化活性的影响　９００％、１３５０　煅烧的石灰　冈１　阿１（ａ）中行灰为　１　实验　１．１原材料　９００￣Ｃ煅烧的石灰，较疏松，颜色白，吸湿性强，不易过筛；　１　（ｂ）中石灰为１　３５０　：煅烧的石灰，颜色较晴，较紧密，易粉磨　过筛。两种石灰ｒ｝Ｉ的ｆ－ＣａＯ含量　表３，可能是冈为手　搓的　球径太大些，造成石厌石分解　很充分，尤其是９０００（？；，但考　表１石灰石的化学成分　石灰石：福建华电可门发电有限公司送检的样品，其化学　成分如表１。　堑　堕　４４　３９　０．９２　虑到脱硫灰中也存在一定量的碳酸钙，而且后续的实验结果　０　８５　！！！　０　２９　０．２４　５２．３４　规律性较好，就没有重新煅烧石灰石。　水泥：Ｐ．０４２．５海螺牌（建阳），基本性能见表２。　表２水泥的基本性能　ｌ　ｇ／ｅ度Ｉｎ　臻　　Ｊ（／　ｍ　／ｋ　／％　／ａｒｉ搁抗ｎ折／Ｍ强Ｐａ度抗　ｃ肿ｒ　ｍ　ｍ　ｎ”　初凝３．０６　３０３　２７　０　终凝３ｄ　２｛｛ｃｉ　３ｄ　２８ｄ　ｌ　０　２　５１　１４２　２１８　５．０　８．３　２５．４　４６　５　１．２实验方法　将石灰石破碎、磨细，过２００目筛，加适量的水混匀，手　搓成小球，自然干燥后放高温炉，按１５￣Ｃ／ｍｉｎ的升温速度分　别升到９００￣Ｃ、１３５０￣（：，分别保温３ｈ、２ｈ，取｝｝Ｉ后空气中冷却，　（ａ）９００＇Ｌ＂　（ｂ）１３５０℃　图１　不同煅烧温度的石灰外观　粉磨过２００目筛，密封保存一周后备用。　两种石灰的消化速度、消化温度见表３。　■试验研究　２０１４正　表３石灰的水化活性　系列号　Ｄ　Ｈ　中胶砂的稠度基本保持一致。　２（ａ）为掺９００￣Ｃ　灰的水泥　７４　９０　煅烧温度，　：　９００　Ｉ３５０　ｆ－ＣａＯ／％　消化速度／ａｉｒｎ消化温度，　７３．１２　９０．３０　２　５　胶砂＿Ｆ缩情况，罔２（ｈ）为掺Ｉ３５０　石灰的水泥胶砂干缩情　况，从图中可看ｌｑＩ　７ｄ龄期后所有胶砂的ｆ缩值趋于一致，一　直到６０ｄ龄期。ｌｄ龄期的胶砂在９００℃石灰掺鲢２％～４％１１￣　呈现收缩，６％一８％石灰掺憾时呈现膨胀，但胶砂的收缩值、　本文中石灰的活性采用ＪＣ／Ｔ　６２ｌ标准中消化速度和消　化温度来表征，表３的数据可看　不同温度下煅烧的石灰活　性的差异，９００￣Ｃ煅烧的石灰水化活性高于１３５０￣Ｃ煅烧的石　灰；考虑石灰中游离氧钙含量的差异，消化温度也有所差异。　膨胀值与石灰掺量没有规律性；ｌｄ龄期的胶砂在ｌ３５０℃石　灰掺量ｌ％时呈现收缩，石灰掺量２％时胶砂呈膨胀。所以总　与石灰窑煅烧的商品石灰相比，消化速度快了好多，这主要　是商品石灰煅烧工艺、石灰的细度与本实验有很大的不同，　体来说，ｌｄ的胶砂干缩没有规律性，需要更详细的试验数据　来探索。从以上数据来看，这两个煅烧温度的石灰一定量的　这里不作讨论。　加热到分解温度，石灰石会分解成氧化钙和二氧化碳，　随温度升高．石灰石不断分解，氧化钙不断生成，同时氧化钙　掺人对水泥胶砂＝Ｆ缩性能影响不太。　９００＇Ｃｆ　敏小　捧　的水沱脞砂｝埔懈Ｍ　１３５０＂Ｃ４ｉ１￣小嗣捧蛾的水泥睃砂｝　缩情况　Ｉ＿　ｔ．　晶体也长大。氧化钙品体长大会降低其活性，所以９００￣Ｃ煅烧　的石灰活性比１３５０￣石灰高。当然随煅烧时问延Ｋ，氧化钙　晶体也在长大，活性随之降低，但本实验的重点讨论石灰的　膨胀性能，故本文不进行煅烧制度对其活性的探讨。　２｜２掺不同煅烧温度的石灰水泥安定－陛　骠：生捂塾鬻＊　塞。　垡　０　水澹脞　龄｛｛｝Ｉ　（ａ）　水泥胶砂龄　ｍ１　海螺水泥Ｐ．０４２．５中掺人不同量的石灰，这些水泥的安　啪　嗽　定性（雷氏法）见表４。　表４掺石灰的水泥安定性试验结果　图２不同煅烧温度的石灰掺量水泥胶砂干缩情况图　表５用于胶砂千缩试验的水泥配方　石灰中氧化钙与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙在硬化　过程中失水，造ｂ芟胶体体积的缩减　本试验中胶砂养护温度　表４的数据可看｝ＪＪ：９００￣Ｃ煅烧石灰掺量２％～１５％的　为（２０±２）℃，７ｄ内的养护湿度为９５％左右，７ｄ后养护湿度　水泥安定性全部合格，雷氏夹膨胀值基本恒定，说明该石灰　（ｆ－ＣａＯ）的掺人未对水泥的安定性造成影响，给脱硫灰的综　为（６０±５）％，与实际使川环境有差异，不同养护条件下的胶　砂ｆ缩性能可能会不相同，有待进一步研究　，　２．４水泥中ｆ－ＣａＯ水化膨胀机理初步探讨　按现有文献【ｌ１的说法ｆ－ＣａＯ水化膨胀，同相体积增加了　９７．９２％，而且这膨胀是在水泥石硬化后才发生的，这导致了　水泥安定性的不良。低温煅烧的ｆ－ＣａＯ活性高，反应快，膨胀　在水泥硬化前完成，不会对水泥安定性造成不良影响；而高　温煅烧（１３５０＂Ｃ）的ｆ－ＣａＯ活性低，反应慢，未反应完的ｆ－ＣａＯ　合利用提供了技术支持；而掺１　３５０￣Ｃ石灰的水泥安定性只有　一组（２％掺量）合格，其余两组水泥安定性不合格，随该石灰　（ｆ－ＣａＯ）掺入，水泥膨胀值剧增，说明１３５０￣Ｃ石灰（ｆ－ＣａＯ）影　响了水泥的安定性，且随着掺量增加，影响增大。这说明了不　同温度煅烧的石灰对水泥安定性的影响迥然不同。掺１３５０￣Ｃ　石灰的水泥与水泥熟料（烧成温度１４００～１４５０￣Ｃ）含游离氧　化钙的安定性基本相似，ＧＢ，ｑ＂２１３７２—２００８《硅酸盐水泥熟　料　中规定水泥熟料中ｆ－ＣａＯ￣＜１．５％。　２．３掺不同煅烧温度的石灰水泥胶砂干缩性能　在水泥石硬化后继续反应，产牛体积膨胀，对水泥安定性造　成不良影响，但这很难说明消解速度相差３ｒａｉｎ的两种石灰　在水泥中水化速度差别如此之大。水泥熟料中部分矿物在水　泥石硬化后继续水化，未产生体积破坏。　施惠生嘴认为水泥熟料矿物水化时产生的水化产物Ｃ—　根据掺石灰的水泥安定性试验结果，对石灰掺量进行调　整，重新配制二个系列水泥，见表５；制成的胶砂试块不同龄　期的干缩情况见图２。　由于石灰ＣａＯ水化要消耗水，所以石灰掺人会影响水泥　的需水量，试验中调整加水量，虑到胶砂稠度检测误差，试验　ｓ—Ｈ和ＣＨ硬化成水泥石，部分水存在水泥石的毛细管中，　ｆ－ＣａＯ具有大的表面能，把毛细管中的水吸附ｆ“来，反应生成　Ｃａ（ＯＨ）：，南于生成的Ｃａ（ＯＨ）：晶体的形状和大小等原因，部分　・２・　第１０期（总第１６２期）　试验研究■　双斜塔斜拉桥的斜塔角度对全桥的动力特性影响　沈晶晶，孙建琴　（兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州７３００７０）　摘要本文研究了双斜塔的塔柱在一定的范围内既使桥型美观新颖又使全桥的稳定性达到最佳状态的倾斜角　度范围，本文基于ＡＮＳＹＳ软件，建立有限元分析模型，考虑在自重的情况下全桥在部分振型下的变形图，分析出了双　塔斜拉索的最佳夹角范围，揭示了在一定的恒栽或者活载下，塔和主梁的变形关系，进一步说明塔身倾斜度对全桥有　重大的影响。本文主要分析了塔的角度问题，塔柱的倾斜角度对全桥的动力特性有比较大的影响，在周期和频率均产　生变化时，变形也随之产生变化，而且这种变化的情况不是很稳定，应该在实际工程中充分考虑。运用大型有限元分析　软件ＡＮＳＹＳ对一座双斜塔斜拉桥的斜塔角度对比进行了动力特性计算分析，通过建立的空间模型，分析了斜塔角度　对动力特性的影响，得能使双斜塔斜拉桥比较稳定的斜塔角度范围。　关键词双斜塔斜拉桥；角度；ＡＮＳＹＳ；有限元；动力特性　０引言　作为道路交通枢纽工程的大跨度桥梁投资比例大，对国民经　新世纪以来，我国正进入一个基础设施的修建高峰时　济有着重大的影响。文献【１—１　１】从不同的角度介绍了斜拉桥　期，基础设施中最关键的道路交通事业正蓬勃向上发展，对　建模时的特性。　ｃａ（０Ｈ）　晶相无法进行原先水分子占据的毛细管中，导致Ｃａ　（１）９００￣ｃ、１３５０￣Ｃ煅烧的石灰具有不同的水化性能，　（ＯＨ）：水化时产生的体积膨胀大于理论计算值，从而产生表　９００％煅烧的石灰具有较高的活性，在水泥中掺量达到１５％　观体积膨胀。按这种解释，９００￣Ｃ煅烧的ｆ－ＣａＯ在石灰石分解　时，水泥安定性合格；而１３５０℃煅烧的石灰低些，在水泥中掺　温度附近生成的，ｆ＿ｃａ０晶体刚形成，晶体小，生长不完整（有　量达４％时，水泥安定性不合格，与水泥熟料中ｆ－ＣａＯ相当。　畸变），活性高，与水反应速度快，生成的Ｃａ（ＯＨ）２可能较易填　（２）按ＪＧＪ／Ｔ　７０—２００９《建筑砂浆基本性能试验方法》检　充到水泥石的空隙中，不会造成水泥石体积的破坏。而　测，含９００￣Ｃ、１３５０￣Ｃ煅烧的不同掺量石灰的７ｄ后水泥胶砂　１３５０￣Ｃ煅烧的ｆ＿ｃａ０晶体已长大，形状也完整，活性降低，与　的干缩性能趋于一致，一直到６０ｄ的龄期。　水泥石毛细管中的水反应生成Ｃ￣（ＯＨ）２晶体，难于填充到水　（３）９００℃、１３５Ｏ℃煅烧的石灰水化性能差异可能是由于　泥石的空隙中，造成表观体积膨胀。　石灰中ＣａＯ晶体大小及其生长完整性不同所致，有待进一步　而在石灰消解速度的试验中由于加水量是充足的（石灰　的研究。　１０ｇ，水２０ｍｌ，且摇动保温瓶），ＣａＯ充分与水反应，生成ｃａ（０｜Ｉ）２　晶体；试验结束时，倒出保温瓶中石灰水化样时，发现１３５０％　参考文献　的石灰水化后已结团，而９ｏｏ℃的石灰水化后成料浆，外观上　［１】沈威，黄文熙，阂盘荣．水泥工艺学【Ｍ】．北京：中国建筑工业　可看出不同石灰水化生成的氢氧化钙密实性有所区别，由于　出版社．１９８６：２１－２２　试验条件等资源限制，未能对氢氧化钙晶体进行结构测试，这　［２】ＧＢ／Ｔ　１　７６－２００８水泥化学分析方法［ｓ】　有待进一步研究探讨。当然两种石灰中的ｆ－ＣａＯ含量不同，也　【３３］　ＪＣ／Ｔ　６２１—２００９硅酸盐建筑制品用生石灰Ｉｓ１　会造成水化的石灰量不同，从而影响浆体的稠度。　［４】ＧＢ／Ｔ　１３４６—２０１１水泥标准稠度、凝结时间表、安定性【ｓ】　本文作者认为不同温度下煅烧的石灰性能差异可能在　【５１　ＪＧＪ／Ｔ　７０－２００９建筑砂浆基本性能试验方法【Ｓ】　于ＣａＯ晶体结构的不同，晶体大小及其生长完整性（畸变）可　【６１　ＧＢ／Ｔ　２１３７２－２００８硅酸盐水泥熟料【ｓ】　能影响了其水化活性和水化产物的晶体结构，这需要借助于　［７】施惠生，赵玉静，等．游离氧化钙对水泥浆体体积膨胀的影　先进的检测技术，也是下一步研究的方向和重点。这些研究　响机制Ｕ１．水泥，２ｏｏｏ０）：１～４　将有助于水泥中ｆ－ＣａＯ水化膨胀机理探讨。　３结论　：ｌ＝：本文获福建省科技计划项目资助，项目编号　通过上述讨论，可得出以下结论：　２０１　３Ｒ３００６。　－　３　・