水泥中三氧化硫的作用及掺量

韩 杰

(山东工程技师学院 山东省聊城市 252027)

水泥中三氧化硫的作用及掺量

韩 杰

(山东工程技师学院 山东省聊城市 252027)

在水泥生产中，三氧化硫（分子式SO3’’主要由石膏CaSO4..提供）的作用很大,它虽然不是水泥中最主要的化学成分，但是它的作用确实非常关键，没有合适的三氧化硫含量，几乎不能生产出性能良好的水泥，但是在水泥煅烧前后前后加入三氧化硫所起的作用不同，不同品种的水泥三氧化硫的掺加量也不完全相同。

水泥；三氧化硫；掺量

水泥建筑行业最主要的基础性建筑材料，俗称“建筑行业用的粮食”，水泥的重要性可见一斑，水泥中最主要的熟料矿物是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙，其含量约占95%，而其他成分含量约占5%，称为少量成分，三氧化硫或者说石膏虽然含量少，但作用很大，下面就三氧化硫的作用及掺量进行和作用原理进行介绍。

一、水泥中三氧化硫的作用和来源

石膏的作用即为三氧化硫的作用，在水泥生产中的可作为以下使用：缓凝剂、矿化剂和硫酸盐激发剂。

缓凝剂：石膏在水泥中最主要的作用是缓凝剂，就是调节和控制水泥的凝结时间、适量的石膏延缓水泥的凝结，使建筑施工中的搅拌、运输、振捣、砌筑等工序得以顺利进行，防止水泥因快速凝结而影响施工，同时适量的石膏还能提高水泥的强度。

矿化剂：就是在水泥煅烧的时候加入，有利于降低液相出现的温度、促进硅酸三钙的形成，加速水泥的煅烧，节省热量能源等，即为催化剂；

硫酸盐激发剂：是用在特殊的矿渣水泥中，和水泥中的碱发生反应加速矿渣水泥的硬化过程。

石膏的主要种类分为天然二水石膏，其分子式为CaSO4..2H2O、硬石膏其分子式为CaSO4..，水泥生产中一般一般用它们的混合物。有时候也可以用高品位的磷石膏，除此之外还有半水石膏其分子式为CaSO4.. H2O。

二、石膏在水泥中的掺加量

生产中一般依据水泥国家标准控制水泥中石膏就三氧化硫的产量。在实际生产中，应进行石膏适宜掺加量的实验计算，选择凝结时间正常且能满足性能要求的三氧化硫掺加量作为石膏最佳掺加量。通常水泥中三氧化硫的含量波动控制在1.5% 2.5%之间换算为二水石膏掺加量为3% 5%。如果水泥中石膏掺加量不足，往往会加快水泥的凝结时间，造成通常所说的“快凝”、“急凝”、和“闪凝”等现象，使施工难以进行，这也是国家规定水泥的初凝时间不早于45分钟的原因，而当是高产量过多时，不但对水泥的凝结不再有好的作用，还会削弱水泥石的强度，造成安定性不良，这就是国家严格控制水泥三氧化硫含量在一定范围的原因，至于水泥的假凝属于水泥拌水后早期固化现象，它是由于水泥粉磨时遇到高温后使二水石膏脱水为半水石膏，水泥中半水石膏在水泥加水后又成为二水石膏并析出晶体成为石膏网状结构浆体固化，但是这种危害作用不大，搅拌后还以恢复水泥的塑性，不会对水泥性能造成很大影响，只要降低水泥磨机温度就行。

三、矿渣水泥与其他三氧化硫掺量的不同

矿渣水泥是指由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，其中该水泥中三氧化硫的掺量不得超过4.0%,而其他通用硅酸盐水泥最高限量是不超过3.5%，很明显，矿渣水泥对三氧化硫的掺量放宽了0.5个百分点，这是为什么？

矿渣水泥中的石膏，不仅象其他水泥可以起到调节水泥凝结时间的缓凝剂、矿化剂，另外还起到一种特殊的作用，那就是硫酸盐激发及的作用，石膏主要成分本身即是硫酸钙。在一定范围内，适当放宽石膏的掺量，有利于激发矿渣的活性，生成较多的钙矾石，使水泥石结构致密，强度增加；但是超过这个限度掺加量过大，将引起水泥的安定性不良，所以一般矿渣三氧化硫的掺量不高于4.0%。

四、石膏的缓凝机理和最佳产量的确定及影响石膏掺量的因素

石膏最主要的作用是缓凝剂，为了控制水泥的凝结时间，一般在水泥粉磨过程中加入石膏作为缓凝剂。对于石膏的缓凝作用，存在不同的观点，一般认为石膏在氢氧化钙的饱和溶液中与铝酸三钙作用，生成溶解度极低的钙矾石，覆盖于硅酸三钙的表面形成一层保护膜，阻止水分子及离子的扩散，延缓水泥颗粒特别是硅酸三钙进一步水化故防止了快凝现象。

石膏对水泥凝结时间的影响，并不与掺量成正比，因此要通过实验确定石膏的最佳掺量，所谓石膏的最佳掺量是指水泥凝结时间正常、强度高、安定性良好的掺量，许多学者认为石膏的最佳掺量是指水泥加水24小时石膏刚好的用尽的数量。

通过实验表明，石膏的最佳掺量主要影响因素有：熟料中铝酸三钙的海量，熟料中三氧化硫的含量，水泥的细度，混合材料的种类与掺量，石膏的种类等。

总之，石膏在水泥生产中的作用是不可替代的的，它整个生产和使用过程中起了举足轻重的作用，没有石膏，水泥就不能正常生产和使用，随着水泥生产科学技术的高度发展，会逐渐探讨出石膏和水泥之间更加科学的合理化配合和使用方法。

[1]《水泥工艺学》 李坚利 周惠群 武汉理工大学出版社

[2]《水泥性能及其检验》 颜碧兰 江丽珍 化学工业出版社

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1007-6344（2017）05-0006-01