通用硅酸盐水泥水化产物可溶性碱含量的控制方法
【专利摘要】一种通用硅酸盐水泥水化产物可溶性碱含量的控制方法，属于建筑材料指标评测领域。本发明的目的是提供一种为了控制硅酸盐水泥中可溶性碱的含量而设计的通用硅酸盐水泥水化产物可溶性碱含量的控制方法。本发明可溶性碱含量指标原子数量比公式为：(Ca+Mg-2S-Fe)/(Si-Na-K)，指标的控制范围应≤2.5。本发明为合理确定不同品种的硅酸盐水泥配比，控制其水化产物中的可溶性碱含量，保证水泥和混凝土质量，提供切实有效的技术指标和控制方法。
【专利说明】通用硅酸盐水泥水化产物可溶性碱含量的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料指标评测领域。
【背景技术】
[0002]目前现行通用硅酸盐水泥标准中碱含量指标(不大于0· 6%)仅为选择性指标，据此 指标并不能有效判断和控制水泥水化产物中可溶性碱含量的多少以及是否符合要求；而如 何根据硅酸盐水泥的化学成分，判断其水化产物中可溶性碱的含量,对于合理控制水泥的 配比，保证产品质量，具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种为了控制硅酸盐水泥中可溶性碱的含量而设计的通用 硅酸盐水泥水化产物可溶性碱含量的控制方法。
[0004] 本发明可溶性碱含量指标原子数量比公式为：(Ca+Mg-2S- Fe) ASi-Na-K)，指标 的控制范围应< 2. 5。
[0005]本发明可溶性碱含量指标的获得方法为：硅酸盐水泥产物中水化硅酸盐凝胶 的Ca/Si波动范围的一般为1.5?2·5,产物中Ca2+、Mg 2+、Si4+、Al3+成分的关系，计算 Si-(Ca+MgV(l. 5?2. 5)的数值，即为与Ca2+、Mg2+结合形成水化硅酸盐凝胶之后剩余的 Si4+数量，也即可与Al3+聚合成链的Si4+数量；按硫铝(铁)酸钙的钙硫比，即4 : 1，和水化 铁酸钙的钙铁比，即1 :1，从Ca+Mg数量中减去4倍S6+的数量和1倍Fe3+的数量，计算整个 体系中 Si_[Ca+Mg-4S-( Fe-2S)V(1. 5?2. 5)的数值，即 Si-(Ca+Mg-2S-FeV(l. 5?2. 5) 的数值，为与Ca2+、Mg2+结合形成水化硅酸盐凝胶之后剩余的Si 4+数量，即与Al3+聚合成链的 Si4+数量；与硅聚合的Al3+数量彡该计算值，g卩（Al+Fe-2S)数量彡该计算值时，硅铝链中的 Al/Si为1 :1，该值即为Na+和K+的Al3+数量；系统中的Na+和K+数量与该计算值之比彡1， 其可溶性碱及可溶性盐的含量即为零；因此，直接将Na +和K+数量与计算式Si- (Ca+Mg-2S-FeV( 1.5?2.5)之比彡1作为可溶性碱含量的控制指标；S卩（Na +K)/[Si-(Ca+Mg-2S-FeV( 1.5 ?2.5)]彡 1，得（Ca+Mg-2S- Fe)/ (Si- Na -K)彡（1.5 ?2·5);此时，表明 产物中不存在可溶性碱及可溶性盐；该比值即可溶性碱含量指标> (1.5?2. 5)时，则表 明存在可溶性碱及可溶性盐，比值越大，其含量越高，而且可溶性碱相对可溶性盐的含量也 越多；该比值及其控制范围成立的前提条件是Α1+ Fe-2S彡Si-(Ca+Mg-2S-Fe)A 1. 5? 2.5)，即（〇3+1^-25-?6)/(8:1-六1-?6+25)彡（1_5?2_5);故通用硅酸盐水泥均应控制 ： (Ca+Mg-2S- Fe)/(Si-Na-K) ^ 2. 5〇
[0006] 本发明能够全面地根据通用硅酸盐水泥相对复杂的主要化学成分，计算其水化产 物中可溶性碱的相对含量。同时，利用不同原料试配了不同配比的通用硅酸盐水泥，计算了 其水化产物中可溶性碱的相对含量，分别提出了适用于一般工程、重要工程和特殊重要工 程的硅酸盐水泥水化产物中可溶性碱含量指标的控制范围。为合理确定不同品种的硅酸盐 水泥配比，控制其水化产物中的可溶性碱含量，保证水泥和混凝土质量，提供切实有效的技 术指标和控制方法。
【具体实施方式】
[0007] 本发明可溶性碱含量指标原子数量比公式为：（Ca+Mg-2S- Fe)/(Si-Na-K),指标 的控制范围应彡2. 5。
[0008] 根军权利要求1所述的通用硅酸盐水泥水化产物可溶性碱含量的控制方法，其特 征在于：可溶性碱含量指标的获得方法为：硅酸盐水泥产物中水化硅酸盐凝胶的 Ca/Si波 动范围的一般为1· 5?2· 5,产物中Ca2+、Mg2+、Si4+、Al3+成分的关系，计算 Si-(Ca+Mg)/ (1. 5?2· 5)的数值，即为与Ca2+、Mg2+结合形成水化硅酸盐凝胶之后剩余的s广数量，也 即可与A1 3聚合成链的Si4数星；按硫错(铁）酸f丐的興硫比，即4 : 1，和水化铁酸！|丐的 钙铁比，即1 :1，从Ca+Mg数量中减去4倍S6+的数量和1倍Fe3+的数量，计算整个体系中 Si-[Ca+Mg-4S-( Fe-2S)]/(1. 5 ?2· 5)的数值，即 Si-(Ca+Mg-2S-Fe)/(1_ 5 ?2. 5)的数 值，为与Ca2+、Mg2+结合形成水化硅酸盐凝胶之后剩余的Si 4+数量，即与Al3+聚合成链的Si4+ 数量；与硅聚合的Al 3+数量彡该计算值，g卩（Al+Fe-2S)数量彡该计算值时，硅铝链中的A1/ Si为1 :1，该值即为Na+和K+的Al3+数量；系统中的Na+和K+数量与该计算值之比彡丨，其 可溶性碱及可溶性盐的含量即为零；因此，直接将Na+和K+数量与计算式Si-(Ca+Mg-2S-?6)八1.5?2.5)之比彡1作为可溶性碱含量的控制指标；目卩（恥+1〇/[8;1-0^+1%-28-Fe)/( 1.5 ?2.5)] <1，得（Ca+Mg_2S- Fe)/ (Si- Na -K) < (1. 5 ?2.5);此时，表明 产物中不存在可溶性碱及可溶性盐；该比值即可溶性碱含量指标> (1.5?2. 5)时，则表 明存在可溶性碱及可溶性盐，比值越大，其含量越高，而且可溶性碱相对可溶性盐的含量也 越多；该比值及其控制范围成立的前提条件是A1+ Fe-2S彡Si-(Ca+Mg-2S-Fe)/( 1. 5? 2. 5)，即（Ca+Mg-2S- Fe)/ (Si-Al- Fe+2S)彡（1· 5?2. 5);故通用硅酸盐水泥均应控制： (Ca+Mg-2S- Fe)/(Si-Na-K) ^ 2. 5〇
[0009] 以下对本发明做进一步描述： 本发明借鉴已申报的专利"碱激发胶凝材料化学成分的控制方法"的研究思路，针对通 用硅酸盐水泥的种类和化学成分波动范围，全面深入考虑了硅酸盐水泥与碱激发水泥主要 化学成分的区别，以及硅酸盐水泥水化产物的复杂性，从理论上分析了硅酸盐水泥水化产 物中可溶性碱含量与其他离子含量的相互关系。在此基础上，提出了硅酸盐水泥水化产物 中可溶性碱含量指标的计算方法和控制范围。与碱激发水泥产物中可溶性碱含量指标的计 算方法和控制范围相比，不仅可溶性碱含量指标的控制范围及其所属【技术领域】显著不同， 而且计算公式中考虑的化学组分更加全面(尤其是S0 3和Fe203含量对于硅酸盐水泥而言 是必须加入缓凝组分和熔剂组分，而对于碱激发水泥均不是必须加入的组分且其含量也很 低，所以在碱激发水泥产物中可溶性碱含量的计算公式中没有考虑S 6+和Fe 3+含量有何影 响)，推导过程中考虑的水化产物种类及其影响效果更加复杂。
[0010]、配制通用硅酸盐水泥的原料化学成分 制备通用硅酸盐水泥的硅酸盐水泥熟料、石膏、矿渣和粉煤灰的化学成分见表1。
[0011] 表1硅酸盐水泥原料的化学成分 2、不同原料配比的硅酸盐水泥化学成分及产物中可溶性碱含量指标 采用表1中的原料，参照通用硅酸盐水泥现行国家标准的组分要求，按不同配比配制 10组通用硅酸盐水泥，并计算出相应的化学成分，如表2所示。然后，根据表2中不同配比 的硅酸盐水泥化学成分，按通用硅酸盐水泥水化产物可溶性碱含量指标的计算公式进行计 算，可得水泥配比1至水泥配比13可溶性碱含量指标的计算结果为 3· 22?1. 00。详见表 2。
[0012] 表2不同配比的硅酸盐水泥化学成分和可溶性碱含量指标
【权利要求】
1. 一种通用硅酸盐水泥水化产物可溶性碱含量的控制方法，其特征在于：可溶性碱含 量指标原子数量比公式为：(Ca+Mg-2S- FeV(Si-Na-K)，指标的控制范围应彡2. 5。
2. 根军权利要求1所述的通用硅酸盐水泥水化产物可溶性碱含量的控制方法，其特征 在于：可溶性碱含量指标的获得方法为：硅酸盐水泥产物中水化硅酸盐凝胶的Ca/Si波动 范围的一般为1. 5?2. 5,产物中Ca2+、Mg2+、Si4+、Al3+成分的关系，计算Si- (Ca+Mg)八1. 5? 2.5) 的数值，即为与Ca2+、Mg2+结合形成水化硅酸盐凝胶之后剩余的Si4+数量，也即可与Al 3+ 聚合成链的Si4+数量；按硫铝(铁）酸钙的钙硫比，即4 : 1，和水化铁酸钙的钙铁比，即1: 1，从Ca+Mg数量中减去4倍S6+的数量和1倍Fe3+的数量，计算整个体系中Si- [Ca+Mg-4S-( Fe-2S)V(1. 5 ?2· 5)的数值，即 Si-(Ca+Mg-2S-FeV(l. 5 ?2· 5)的数值，为与 Ca2+、Mg2+ 结合形成水化硅酸盐凝胶之后剩余的Si4+数量，即与Al3+聚合成链的Si4+数量；与硅聚合 的Al 3+数量彡该计算值，S卩（Al+Fe-2S)数量彡该计算值时，硅铝链中的Al/Si为1 :1，该值 即为Na+和K+的Al3+数量；系统中的Na+和K+数量与该计算值之比< 1，其可溶性碱及可 溶性盐的含量即为零；因此，直接将Na+和K+数量与计算式Si-(Ca+Mg-2S- FeV( 1.5? 2.5) 之比彡1作为可溶性碱含量的控制指标；S卩（Na +K)/[Si-(Ca+Mg-2S- FeV( 1.5? 2.5) ]彡1，得（Ca+Mg-2S- Fe)/ (Si- Na -K)彡（1.5?2.5);此时，表明产物中不存在可 溶性碱及可溶性盐；该比值即可溶性碱含量指标> (1. 5?2. 5)时，则表明存在可溶性碱及 可溶性盐，比值越大，其含量越高，而且可溶性碱相对可溶性盐的含量也越多；该比值及其 控制范围成立的前提条件是Α1+ Fe-2S 彡 Si-(Ca+Mg-2S-FeV( 1.5 ?2.5)，SP (Ca+Mg-2S-Fe)/ (Si-Al- Fe+2S)彡（1.5?2.5);故通用硅酸盐水泥均应控制：（Ca+Mg-2S- Fe)/ (Si-Na-K)彡 2·5。
【文档编号】G06F19/00GK104268391SQ201410487988
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】陈立军, 孔令炜, 丁锐, 黄德馨, 陈阳, 张目, 李晶辉 申请人:吉林建筑大学