x射线荧光分析法控制出磨水泥的SO3_和混合材掺加量

!""#$%&$’ 中图分类号!()*+!$!" 文献标识码!, 文章编号!*""!-./++0!""#1"#-""#2-"2 目前大多数企业采用 $% & ’ ()*"+!!**""水泥 组分的定量测定# 或企业内部来控制出磨水泥 的混合材掺加量3这些方法测量时间长 3所需试剂繁 多3不利于快速调整水泥配料$ 我们采用直接粉 磨压片的 4 射线荧光分析法测定出磨水泥的化学 成分3再根据水泥组分的化学成分 3通过特定的数学 模型快速计算水泥中的混合材掺加量$ 该方法分析 时间短%精度高3还可以和 562的测定同时进行$ ! 试验部分 !"! 标准样品的来源及曲线的测量范围 试验中采用的水泥组分标准样品是从我厂粉煤 灰库% 沸石堆场和石膏堆场取来的有代性的均匀 样品及生产中多日留存的熟料样品& 经过破碎%混 合%干燥%研磨%过筛再混匀等工序&然后按国家标 准进行均匀性初检%复检&最终定值’水泥标准样品 是根据实际生产情况采用上述组分标准样品进行精 确配样后过筛再混匀等工序& 然后按国家标准进行 均匀性初检%复检&最终定值(见表 *)$ 定值方法参 照 7,8( *+9!*..9"水泥化学分析方法#$ 表 ! 各组分化学成分 , 考虑我厂实际生产情况&经技术人员论证&最后 确定我厂水泥标样曲线的测量范围见表 !$ 表 # 水泥标样曲线各元素的测量范围 , !"" 样片的制作条件 *$-$* 助磨剂的选择 助磨剂既能充分发挥助磨作用& 又要有良好的 黏结性& 同时还不含污染的元素& 必须有较低的吸 收’在真空和照射条件下必须稳定&不会引起严重的 元素间干扰$ 经过试验& 我们选择的是三乙醇胺 ((:;)$ *$-$! 粉磨称样量 粉磨称样量的确定原则是* 既能充分发挥专用 振动磨的研磨优势&达到最佳粉磨效果&又能满足样 品损失和二次压片的需要$经过多次试验&我们采用 !#$"". 称样量$ *$-$2 样品粒度 做水泥样品分析时一般要求粒度 <#"!/& !#$"". 样品加 0 滴 (:;3粉磨 *!"1 即可满足要求$ *$-$’ 压片称样量 钢环内径 2!//&压片的厚度=2$"//&根据水泥 的密度&其称样量应!+>&为稳定操作 3我们将压片 称样量定为 00$">$ *$-$# 压力 分别对压力为 *"?%*#?%!"?%!#?%2"?%2#? 和 ’"? 时压制成样片进行强度扫描&当压力=*#? 时各测量 谱线的强度相对比较稳定& 但掺加粉煤灰的水泥自 黏性差& 当压力超过 !#? 时压制的样片有时会产生 裂纹&故采用 !"? 压力$ *$-$9 保压时间 分别对保压时间为 #@%*"@%*#@%!"@%!#@%2#@ 和 ’#1 时压制成样片进行强度扫描& 当保压时间=*"1 时各测量谱线的强度相对比较稳定& 我们采用 !"1 保压时间$ !"# 样片的制备 将取来的水泥样品准确称取 !#$""> 倒入干净 的磨盘中 3加入 0 滴三乙醇胺((:;)3将盖好盖子的 磨盘放入振动磨中粉磨 *!"@3取出 3准确称取约 00> 样品均匀平铺在半自动压样机的钢环模具内3在 !"? $射线荧光分析法控制出磨水泥的 %&’和混合材掺加量 武华东!张志伟!尹应锋 (中国联合水泥有限公司 南阳分公司&河南 南阳 ’+’!#") 项目 5A6! ;B!62 CD!62 EF6 562 熟料 !!$"" #$"" 2$2# 9#$// "$’* 沸石 9/$+9 **$." +$.+ !$/# "$"2 粉煤灰 #!$#" !.$9+ +$*" +$## "$’+ 石膏 !2$#" !$/# *$9’ 2/$#" 22$9+ 元素 5A6! ;B!62 CD!62 EF6 562 上限 ’"$/! *9$+" 9$"9 92$9. 2$.9 下限 !!$*! ’$/2 2$*/ 2/$’/ "$!# 水泥 #2+ + !""#$%&$’水泥 的压力下保压 !"(!压制成样片" 然后用吸尘器将样 片背面的浮尘吸净) 将处理好的样片送入荧光分析 室待测"整个过程严禁样片的被检测面受到摩擦#污 染" !"# 测量曲线的建立 用 *$* 节中配制并经过定值的样品按规定的方 法对仪器进行标定后绘制工作曲线" 用曲线测量出 的标准样品的化学成分值与标准值之间的误差小于 允许误差的 "$+* 倍!符合 ,-./*0*’"$!""1%水泥 ! 射线荧光分析通则&的要求" !"$ 组分计算数学模型的建立 设水泥组分及出磨水泥的化学成分和掺加量见 表 1" 表 % 各组分及出磨水泥化学成分设定 则有下列方程组成立’ !*("2!!(#2!1($2!’(%3!# &*("2&!(’2&1($2&’(%3&# (*("2(!(’2(1($2(’(%3(# )*("2)!(’2)1($2)’(%3)# **(+2*!(’2*1($2*’(%3*# ",#,$,%3*"" 联立方程组中的任意四组可解出 +###$#% 的 值" & 结果及讨论 &"! 准确度试验 按照试验方法中确定的工作曲线! 我们随机从 生产样中选取了一批样品! 采用荧光法和化学分析 法进行分析!并将结果进行对照)见表 "*" # 种分析 方法的误差均小于 ,- $ % *+4$*004#,- $ / *!04"$ *004 和 ,- $ / *0*’"&!""1 所规定的允差范围" &"& 稳定性试验 在同一实验室内)在一定的时间段内!由不同的 实验分析人员对同一样品制成的不同样片进行测 定!并对测量结果进行统计分析!以检验分析方法的 稳定性" 其测量结果见表 ’" 表 # 荧光分析与化学分析结果对比 ( 注’! 采用不同的方程组合得到的荧光分析结果会略有差异+ "化学分析的混合材掺加量是火山灰质混合材及粉煤灰质混合 材的总和" 表 $ 长期稳定性试验结果 ( 由表 # 可看出)结合仪器自身稳定性良好!所采 用的试验方法精密度好" % 结论及分析 5 射线荧光分析法是一种快捷实用的分析方法) 其分析速度远快于化学方法!671和组分的全套分析 只需 *#8!"9:;!而化学分析进行这两项测定至少需 要 !<" 分析方法的精度高!它能消除人为因素及化 学试剂所引起的数据波动" 但是使用该方法时应注 意以下几点’ ** 由于粉煤灰具有较好的分散性! 当掺加量 =1"(时对样片的质量有影响!所以测量高掺量粉煤 灰水泥时!建议采用熔融制样法" !>水泥中硅的含量较高!试验中一定要规范操 作以尽量克服颗粒效应的影响) 消除颗粒效应的最 佳办法是采用熔融法制取玻璃样片" 名称 6:7! ?@!71 AB!71 CD7 671 掺加量 熟料 !* &* (* )* ** + 沸石 !! &! (! )! *! # 粉煤灰 !1 &1 (1 )1 *1 $ 石膏 !’ &’ (’ )’ *’ % 出磨水泥 !# &# (# )# *# 编号 6:7! ?@!71 AB!71 CD7 671 计算出的掺加量 熟料 石膏 粉煤灰 沸石 * 荧光分析 !+$’E +$4E 1$E# ##$!# !$10 +0 4 0$+ #$1 化学分析 !+$1+ +$+* 1$E0 ##$1E !$1E *’$+ ! 荧光分析 !E$!0 +$00 1$0" ##$"! !$1+ +0 4 #$1 0$E 化学分析 !E$1# +$0# 1$0" ##$"" !$1# *#$* 1 荧光分析 1!$*+ E$1# ’$1" ’E$4E !$40 4E + *"$! *’$0 化学分析 1!$*" E$1E ’$!E ’E$#’ !$+* !#$* ’ 荧光分析 1*$11 0$!E ’$!0 ’0$’4 !$"’ +" # *# *" 化学分析 1*$’" 0$!# ’$1" ’0$## !$"" !’$4 # 荧光分析 1+$4’ E$*+ ’$E! ’!$’* !$!0 #0 4 #$" 1"$* 化学分析 1+$4! E$*" ’$E’ ’!$’+ !$!+ 1’$+ 4 荧光分析 1#$’+ *"$4’ ’$4+ ’1$+! 1$"! #0 E *+$" *4$" 化学分析 1#$#" *"$4" ’$+" ’1$#1 1$"’ 11$4 + 荧光分析 11$#E *!$4! ’$4" ’1$#0 !$’" #0$* 4 !E$+ 4$! 化学分析 11$4# *!$#4 ’$4* ’1$#! !$1E 1’$# 元素 6:7! ?@!71 AB!71 CD7 671 平均值 1!$++# 0$’’+ ’$’"" ’4$0!* !$40’ 标准偏差 - "$"! "$"* "$"* "$"* "$"* 相对标准偏差 .-% "$"4 "$** "$!1 "$"! "$1+ #’( ( !""#$%&$’ 中图分类号!()*+!$!, 文献标识码!- 文章编号!*""!./0++1!""#2"".""##."! 抗压强度是水泥最重要的一个质量指标! 但是 按照 3-4(*+5+*"*/// 的要求! 水泥强度的检测周 期较长!至少需要 !06# 这个问题严重影响了生产和 施工! 因而各行业工程技术人员开展了大量研究工 作!提出了一些水泥强度的快速检测方法!有些方法 已经形成行业标准7*8#本文主要结合深圳水泥市场的 情况! 介绍某搅拌站采用沸煮法进行水泥强度快速 预测的研究成果# ! 试验方法 !"! 原材料与仪器设备 采用了十几种不同品牌的水泥! 其 !06 强度值 按 3-4(*+5+*"*/// 检测在 !*##*9:; 之间$ 标准 砂采用厦门产中国 <=> 标准砂! 化学成分及颗粒分 布均符合 <=>基准砂的要求# 试验所用的试验筛%胶砂搅拌机%试模和振实台 等均为新标准规定的常规设备! 试件制作方法也完 全按照新标准# !"# 加速养护方法 缩短水泥强度的检测周期! 关键在于采用加速 养护# 建材%建工%交通和水工等系统推荐的加速养 护的方法主要有温水法% 热水法% 沸水法以及压蒸 法%促凝法等# 这些方法各有其优缺点!例如促凝法 需要专用促凝剂$温水法%热水法%压蒸法等试验参 数&温度或压力’不容易精确控制$沸煮法水化产物 的形态和含水状态与标准养护可能存在差别等# 本 文选用温水法和沸煮法进行对比试验# 温水法的养护见 ?@4( +,0"*/05 1*//5A$沸 煮法的具体养护制度是(试件按常规方法成型后!首 先在湿气养护箱中预养 !’B! 脱模后放入沸煮箱! ,"CDE内升温至沸腾!保温 ’B 后开箱放水!试件冷却 至室温后试压# # 试验结果与讨论 #"! 温水法与沸煮法的比较 因试验过程中个别试件损坏! 温水法收集了 #* 组数据!沸煮法收集了 ’0组数据7!8# 用最小二乘法建 立的直线预测分别为&限于篇幅!具体数据略’( 温水法F!G*$"+/0!H*5$’+’!"G"$0+!" 沸煮法F!G*$,/*#!H*!$*++!"G"$0+’0 式中 !%# 分别为快速检测方法和标准方法检测 得到的抗压强度值# 由相关系数可见!$ 个方程的回归精度大致相 等# 一般说来!由于沸煮法采用的温度较高!对混合 材的二次水化有显著影响!水化产物形态差异较大! 试验结果的离散性稍大!预测精度略低# 之所以本文 中沸煮法的相关系数略高于温水法! 主要是由于其 回归方程的总自由度小于温水法# 鉴于沸煮法与温水法无显著差别! 但其最大的 优点是不需要额外的设备 &沸煮箱是水泥试验的常 规必备设备’!温度也不需要特别的控制!并且一般 混凝土搅拌站使用的水泥品种相对较少! 所以本文 最终选用了沸煮法# !"# 提高预测公式精度的措施 $$!$* 试验条件 用于建立预测公式的试验数据的获得! 必须建 基于沸煮法的水泥强度快速预测 罗永会!高振国!金树新 &石家庄铁道学院 材料分院!河北 石家庄 "#""’,’ %’使用本方法时对各种原材料的化学成分要进 行经常性验证! 以保证方程中的常数接近实际生产 状况# "’计算水泥组分时尽量选择抗干扰能力较强的 元素关系式建立方程组! 解方程时选用解线性方程 组的专用数学软件! 在瞬间就可算出水泥的各组分 含量# #’ 本方法仅提供 ! 种混合材水泥的组分测定! 也为掺 , 种及 , 种以上混合材的水泥组分测定提供 了参考# "编辑 王新频# !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 水泥 ##) )