水泥储存中的问题及分析

水泥 2009-02-09

　　北方由于受季节的影响，冬季无法施工，水泥需作一定的储存，以便增加企业的效益。为此我公司对水泥储存过程中，水泥性能的变化进行了探讨。

　　1 储存方法及条件

　　水泥冬储方式一般分为两种：一种是散装库内储存；一种是袋装存储，本次试验是后一种。

　　（1）包装方式：水泥包装为塑编袋。

　　（2）储存方式: 堆放场地为水泥地面，每垛10袋，共2垛。

　　（3）储存时间：2002年12月30日至2003年8月12日，该水泥仅限试验。

　　（4）水泥性能：该水泥为普通32.5强度等级，混合材为煤矸石。

　　其性能如下表：

　　（5）该次水泥试验储存在水泥站台，码放与其它正常水泥相同。储存温度与环境温度相同，相对湿度与环境度相同。

　　下表为2003年1月～8月平均风速、温度、湿度

　　2 水泥冬储性能变化

　　每次试验取样系在20袋原取样点处采样（20个点），每月一次，共取样8次。水泥冬储后性能变化。见下表

　　从上表可看出如下特性：

　　（1）S03含量降低。8次试验S03含量逐渐降低。

　　（2）水泥凝结时间延长。水泥凝结时间均逐渐延长。

　　（3）水泥强度变化情况:该次试验在前三个月内3天抗压抗折、28天抗压抗折基本保持稳定，而后各龄期强度逐渐降低。

　　（4）细度的变化：前7次细度基本稳定。第8次取样时已发现水泥部分结块，经0.08mm筛后，本次细度明显偏高，说明有小颗粒。

　　（5）水泥在第8次试验时，表现出大量泌水现象。

　　3 水泥冬储性能变化的分析

　　由表三可以看出，储存一定时间的水泥性能发生一定的变化，空气中含有一定的水蒸气，水泥性能变化是由矿物水化造成的结果。

　　（1）水泥中的S03含量，经过一段时间的储存，S03含量逐渐降低。说明其中的石膏在减少，造成这种结果的原因是由于水泥中矿物C3A与空气中的水蒸气及石膏反应的结果。当石膏和氧化钙同时存在时，C3A虽然首先和氧化钙及水快速反应，并立即生成 C4AH13,但接着就会和溶液中的石膏反应，生成钙矾石，其反应式为：2〔Ca2Al(OH)7·3H2O〕+3〔CaSO4·(2H2O)+14H2O=Ca6〔Al(OH)6〕2·(SO4)3·26H2O(钙矾石)+Ca(OH)2

　　由于空气中的水蒸气是少量的，所以上述反应不能一次完全反应，随着时间的延长，逐渐与空气中的水蒸气进行反应，即水泥中的石膏被逐渐消耗，也就是我们见到的S03在逐渐减少。

　　（2）与第一次试验相比后7次试验的凝结时间均延长，尤以第8次明显。影响水泥凝结的因素是多方面的，但主要的还是C3A含量的影响。

　　① 由于C3A与石膏、水反应生成的钙矾石Ca6〔Al(OH)6〕2·(SO4)3·26H2O不溶于硫酸碱、钙，因此，它在水化的C3A表面沉淀下来，形成有效屏障，包裹在未水化的水泥颗粒周围，阻碍水和无水矿物的接触，因而延缓水泥的凝结时间。

　　② 由于生成钙矾石Ca6〔Al(OH)6〕2·(SO4)3·26H2O消耗了部分C3A含量相对降低，实验时按正常加水，就显得过多，水泥浆体结构就不易紧密，使颗粒间距增大，网状结构较难形成，凝结速度变慢，凝结时间延长。

　　矿物的水化不可能是单一进行的，当空气中的水蒸气与水泥中的矿物C3A反应的同时，也在与C3S、C2S和C4AF进行一系列的物理、化学反应，并且随着季节的变化，温度的升高，湿度的增大，各矿物与水蒸气的反应也在增强，所以看到在1～4月间强度变化不明显，即寒冷、干燥季节到多风干燥的季节减弱了空气中水蒸气的含量，从而减缓了C3S、C2S、C4AF与水蒸气的接触机会，减弱了各反应的进行。而5～8月份随着夏季的来临，空气中的水蒸气含量增加，各矿物间的反应增强，反应式如下：

　　3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2

　　2CaO·SiO2+mH2O= xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2

　　Ca2AlFeO5+Ca(OH)2+3[CaSO4·3H2O]+25H2O=Ca6（AlmFen(OH)6）2·(SO4)3·26H2O

　　经过5、8月间的存放，即各矿物的水化反应加剧可以看到各龄期强度在这一期间呈明显下降趋势，直至最后水泥结块（大部分已发生理化反应），失去强度。

　　（3）前7次试验时通过细度无大的变化可以推断，水泥没有反应到结粒状态，所以细度无明显变化，而第八次取样时已观察到有结块现象，虽经0.2m/m筛筛析，但可以看出0.080～0.2m/m间凝结成的小颗粒已明显增多，这也是造成水泥其他性能变化的明显表现。

　　（4）前7次均未出现泌水现象，而第八次出现泌水现象，且相当严重。原因主要是水泥经过长时间存放，内部形成了极细小的颗粒（0.080～0.2m/m之间）；即相当水泥细度变粗，在塑性的水泥桨体中，随着固体粒子的沉淀，泌水过程也就产生了；同时各矿物部分经过长时间与空气中的水蒸气反应后，相当于水泥中的矿物总量减少，此时按正常情况加水试验，相当于增大了水灰比，即用水量增加也加剧了泌水现象的产生。大量的析水，冲淡了安定性试饼与玻璃板间的油脂（此时析出水为碱性），造成试饼与玻璃板结合紧密，致使隔日脱去玻璃板取下试饼时，玻璃板破碎。

　　4 总结

　　人们长期认为，水泥长时间储存会发生性能改变，通过此次试验进一步证明此观点。

　　（1）水泥与空气中的水蒸气等反应是逐步进行的。

　　（2）水泥各龄期强度在三个月内部分小幅度增长，三个月后有所降低，进而大幅度下降，最终产生本质变化，以至于无法测定各龄期强度。

　　（3）随着储存期的延长，S03含量逐渐降低，凝结时间增加。

　　（4）高寒、干燥和春季多风的季节适宜水泥冬储。严寒季节，水泥处于冷冻状态，加之自然环境中空气十分干燥，地面封冻，一定程度上减少了水泥吸潮，春季风大，带走空气中的水分，减少了水泥与水蒸气的接触，对水泥的性能影响不大。因此，在寒冷、干燥、多风的季节里，可进行合理的水泥冬储，储期不宜超过三个月。

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