毒重石作水泥混合材的研究*

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（西南科技大學(xué)，四川省先進(jìn)建筑材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川綿陽(yáng)621010）

研究 開(kāi)發(fā)

毒重石作水泥混合材的研究*

劉煦，呂淑珍，霍冀川

（西南科技大學(xué)，四川省先進(jìn)建筑材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川綿陽(yáng)621010）

結(jié)合毒重石質(zhì)量?jī)?yōu)、易加工、生產(chǎn)成本低及吸收X射線、γ射線等特點(diǎn)，制備了以普通硅酸鹽水泥熟料為主要原料，毒重石作水泥混合材，輔以適量石膏的水硬性膠凝材料?？疾炝硕局厥瘬搅繉?duì)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性、不同齡期機(jī)械強(qiáng)度以及輻射屏蔽能力的影響。結(jié)果表明：毒重石對(duì)普通硅酸鹽水泥熟料具有一定的緩凝作用；毒重石本身參與水化的能力很差，在水泥中基本上是作為非活性摻和材料，主要起填料的作用；毒重石水泥具有一定的輻射屏蔽能力，且隨著毒重石摻量的增加，水泥的屏蔽效果增強(qiáng)。

毒重石；凝結(jié)時(shí)間；機(jī)械強(qiáng)度；輻射屏蔽

毒重石是除重晶石（barite）外自然界中存在的另一種主要含鋇礦物，具有密度大、硬度低、吸收X射線和γ射線等特性，廣泛應(yīng)用于油氣鉆探、化工、輕工、冶金、建材、醫(yī)藥等行業(yè)，是制備化工產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)含鋇原料［1-7］，但在水泥行業(yè)應(yīng)用很少?；诙局厥|(zhì)量?jī)?yōu)、易加工及成本低等特點(diǎn)［8-9］，筆者將其用作水泥混合材，研究其對(duì)水泥物理性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

水泥熟料、石膏來(lái)自川煤廣旺集團(tuán)，毒重石來(lái)自城口新樅富礦。實(shí)驗(yàn)配方各組分化學(xué)組成見(jiàn)表1。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

毒重石水泥配方見(jiàn)表2。水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性的測(cè)定按照GB/T 1346— 2001進(jìn)行，機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定按照GB/T 17671—1999進(jìn)行，放射性屏蔽效果測(cè)定按照GB 6566—2001進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 物理性能測(cè)試結(jié)果

按照表2配料，測(cè)得水泥物理性能指標(biāo)見(jiàn)表2。從表2可見(jiàn)：當(dāng)毒重石摻量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）達(dá)到70%時(shí)，水泥安定性已不合格；隨著毒重石摻量的增加，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量逐漸減少；隨著毒重石摻量的增加，水泥凝結(jié)時(shí)間先增加后減少，且和空白樣相比含毒重石樣品的凝結(jié)時(shí)間均大大延長(zhǎng)，延長(zhǎng)時(shí)間最長(zhǎng)為毒重石摻量為20%（A3），此時(shí)初凝時(shí)間延長(zhǎng)了177 min，終凝時(shí)間延長(zhǎng)了227 min。這說(shuō)明毒重石在摻石膏的水泥體系中具有緩凝作用。

從表2看到，隨著齡期的增長(zhǎng)，相應(yīng)強(qiáng)度有所增加，這可能是水泥熟料中的礦物不斷水化，使水化產(chǎn)物不斷增多造成的。但是無(wú)論是水化3 d還是28 d，隨著毒重石摻量的增加，水泥的抗壓、抗折強(qiáng)度都大幅降低，特別是抗壓強(qiáng)度，并且水化時(shí)間越長(zhǎng)強(qiáng)度降低得越快。這可能是由于：一方面隨著毒重石摻量增多，水泥熟料質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減少，導(dǎo)致C3S、β-C2S、C3A、C4AF等礦物減少；另一方面毒重石參與水化能力很差，或者說(shuō)水泥熟料的水化產(chǎn)物對(duì)于毒重石沒(méi)有激發(fā)作用，毒重石在水泥中基本上是作為非活性摻和材料，主要起填料作用。

2.2 防輻射效果測(cè)試結(jié)果

輻射屏蔽效果測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可以看出，毒重石摻量越高，防輻射效果越明顯，這主要是由于毒重石中含有大量鋇元素。γ射線透過(guò)物質(zhì)時(shí)，與物質(zhì)相互作用可以產(chǎn)生3種主要效應(yīng)：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)［10-11］。當(dāng)射線通過(guò)毒重石時(shí)，對(duì)于任何一種效應(yīng)，只要發(fā)生一次，則γ射線或者被全部吸收，或者損失部分能量后改變其運(yùn)動(dòng)方向。也就是說(shuō)，只要發(fā)生一次相互作用，具有原來(lái)特性（能量和運(yùn)動(dòng)方向）的γ射線就不復(fù)存在，或者說(shuō)原來(lái)的γ射線被物質(zhì)吸收，或者能量衰減后傳遞。因此，毒重石作水泥混合材制成的水泥具有一定的防輻射效果，可以屏蔽一定的有害放射性射線。

表2 毒重石水泥配方及物理性能、防輻射效果檢驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

毒重石對(duì)水泥具有一定的緩凝作用。當(dāng)毒重石摻量為20%時(shí)凝結(jié)時(shí)間最長(zhǎng)，初凝時(shí)間延長(zhǎng)177 min，終凝時(shí)間延長(zhǎng)277 min。隨著毒重石摻量的增加，水泥的抗壓、抗折強(qiáng)度迅速減小。毒重石作水泥混合材制成的水泥具有一定的防輻射效果，且隨著毒重石摻量的增加防輻射效果增強(qiáng)。

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Study on witherite as admixture of cement

Liu Xu，Lü Shuzhen，Huo Jichuan
（Key Laboratory for A dvanced Building Materials of Sichuan Province，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China）

Combining witherite′s characteristics，such as high quality，easy-processing，low production cost，absorbing X ray and γ ray etc.，hydraulic cementing material was prepared by using ordinary portland cement clinker as main material，witherite as admixture，and proper amount of gypsum as excipients.Influences of different witherite doping contents on water requirement of normal consistency，setting time，soundness，mechanical strength，and radiation shield performance of the cement were investigated.Results showed that witherite had some retarding effect on the Portland cement clinker.However，the ability of witherite to participate in hydration of cement clinker was so poor that it was basically being an inactive admixture and played a role of filler in cement.Cement based materials with witherite as admixture had certain radiation shield ability，and the radiation shielding effect was more apparent as the content of witherite increased.

witherite；setting time；mechanical strength；radiation shield

TQ132.35

：A

：1006-4990（2012）06-0012-02

2012-01-18

劉煦（1985—），女，在讀碩士，已公開(kāi)發(fā)表論文1篇。

四川省先進(jìn)建筑材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目（08zxxk09）。

聯(lián)系人：呂淑珍

聯(lián)系方式：lvshuzhen@swust.edu.cn