硫酸盐硫（精选8篇）
硫酸盐硫 篇1
0 前言
西北高寒干旱区(如新疆)混凝土受硫酸盐侵蚀问题较为严重。提高混凝土抗硫酸侵蚀性能通常有两种措施:一是使用抗硫酸盐水泥;二是内掺超细矿物掺合料配制高性能混凝土。然而,抗硫水泥抗侵蚀能力有限;大掺量掺合料虽可以显著提高混凝土的抗侵蚀能力,但混凝土早期强度普遍偏低[1]。而硫铝酸盐水泥具有快硬、早强、耐久性好等特点[2],在新疆有广阔的应用前景[3]。本文主要探究水灰比、养护龄期、侵蚀溶液浓度、侵蚀龄期等因素对硫铝酸盐水泥混凝土抗侵蚀性能的影响,并结合微观观测,分析和揭示其抗硫酸盐侵蚀特点与机理。同时,通过高抗硫水泥和普通水泥的对比侵蚀实验,用来评定硫铝酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀能力,以期为有快硬、早强和较高抗硫酸盐侵蚀性能要求的混凝土结构设计提供硫铝酸盐水泥应用的参考依据。
1 原材料与试验方法
1.1 原材料
水泥:唐山产42.5级快硬硫铝酸盐水泥;乌鲁木齐产P·O 42.5级水泥;乌鲁木齐产42.5级高抗硫酸盐水泥,水泥的各项物理性能指标见表1,化学性能指标见表2。
砂:ISO标准砂。
减水剂:标准型FDN高效减水剂。
缓凝剂:分析纯硼酸。
水:自来水。
1.2 试验方法
试验参考GB 2420—1981《水泥抗硫酸盐侵蚀快速试验方法》和GB/T 749—2008《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》,制作了水灰比分别为0.3、0.4、0.5的硫铝酸盐水泥胶砂试件(简称SAC试件),其配合比见表3,尺寸均为10mm×10mm×60mm。试件8 h拆模后经3d标准养护,分别浸泡在淡水、硫酸根离子浓度分别为2500mg/L、8000mg/L、20250mg/L的硫酸钠溶液中,进行侵蚀试验;另为模拟一些实际工程的基础混凝土浇筑完成不久就遭受硫酸盐侵蚀的工况,选取8h拆模后不养护、水灰比为0.4的硫铝酸盐水泥胶砂试件,与拆模后经3d标准养护的水灰比为0.4的高抗硫水泥胶砂试件(简称HSR试件)和普通硅酸盐水泥胶砂试件(简称P·O试件)进行硫酸盐侵蚀试验对比(配比见表3);另对侵蚀不同龄期的SAC试件进行宏观观测和微观SEM、EDS观测分析。各水泥试件浸泡28d、60d、120d、180d后进行抗折强度试验,并计算抗蚀系数K蚀(当K蚀≤0.8时认为试件抗蚀不合格,即试件遭受侵蚀破坏):
注:“/”表示没有测量数据。
%
注:“/”表示没有测量数据。
注:(1)掺加一定量硼酸缓凝剂对SAC水泥调凝;(2)“/”表示没有添加相应的外加剂。
式中,K蚀—抗蚀系数;
R液—试件浸泡在侵蚀溶液中,一定龄期时的抗折强度,MPa;
R水—试件浸泡在淡水中,一定龄期时的抗折强度,MPa。
2 试验结果与分析
2.1 宏观观测与分析
2.1.1 标准养护3d的SAC试件抗侵蚀能力
将测得的A、B、C组试件在各浓度溶液中经不同浸泡时间后的抗折强度和抗蚀系数列于表4。
由表4可知,在淡水中,A1、B1、C1组试件的抗折强度随水灰比降低而增大;1d、3d强度发展快,后期强度发展缓慢。以3d强度为基准,水灰比为0.5、0.4、0.3的混凝土1d抗折强度达到89.9%、94.8%、84.8%;以28d强度为基准,水灰比为0.5、0.4、0.3的混凝土1d抗折强度达到73.0%、75.1%、67.2%,3d抗折强度达到81.2%、79.2%、79.3%,这体现了硫铝酸盐水泥具有早强、高强的特点。
在侵蚀溶液中,试件的水灰比越小,抗折强度越高;侵蚀溶液浓度越高,抗折强度越高。只是大水灰比试件在较高浓度溶液中的强度增长率大,小水灰比试件在高浓度溶液中的强度增长率小。SAC试件的抗蚀系数K蚀均大于1.0,且同一配比试件的抗蚀系数K蚀随侵蚀溶液浓度的增大而增大。说明SO42-起到了激发剂的作用,促进了硫铝酸盐水泥混凝土强度的良好发展,表现了硫铝酸盐水泥优良的抗硫酸盐侵蚀能力。
2.1.2 不养护SAC试件的抗侵蚀能力
选取水灰比为0.4的SAC试件,8h拆模后不养护,即刻进行侵蚀试验。实测其8h拆模时抗折强度为1.86MPa,达到3d强度的20.3%,说明试件早期强度高,强度发展快。测得其在各浓度硫酸盐溶液中K蚀随时间的变化关系,见图1。由图1可知,浸泡在淡水和各浓度侵蚀溶液中的试件抗折强度随着浸泡龄期延长而持续增长,与表4中标准养护3d、水灰比为0.4的SAC试件在各溶液中的强度基本相同。将不养护SAC试件与标准养护3d的SAC试件在各浓度溶液中的抗蚀系数进行对比,结果见图2~图4。由图可知,不养护试件在各浓度溶液中的K蚀均大于1.0,说明硫铝酸盐水泥混凝土即使拆模后即刻遭遇硫酸盐侵蚀,仍具有较高的抗硫酸盐侵蚀能力;在硫酸盐溶液浓度8000 mg/L以下,不养护SAC试件的K蚀与3d标准养护的SAC试件基本持平,而在侵蚀浓度20250 mg/L中不养护SAC试件的K蚀均小于3d标准养护的SAC试件,说明养护龄期越长,硫铝酸盐水泥混凝土的抗硫酸盐侵蚀极限能力越高。
注:“/”表示没有测量数值。
2.1.3 SAC试件与P·O试件、HSR试件的抗侵蚀能力对比
短龄期养护条件下水灰比0.4的三种水泥胶砂试件在不同浓度硫酸盐溶液中的抗蚀系数K蚀随浸泡时间的变化关系见图5~图7。从图中K蚀变化趋势可知,在各浓度溶液中SAC试件的抗蚀系数始终高于HSR试件,HSR试件的抗蚀系数始终高于P·O试件。在浓度为2500mg/L、8000mg/L、20250mg/L的硫酸盐溶液中,P·O试件分别在6个月、4个月、3个月时K蚀<0.8,认为已遭受侵蚀破坏;HSR试件侵蚀时间6个月时,在浓度为8000mg/L、20250mg/L的硫酸盐溶液中,K蚀<0.8,即遭受侵蚀破坏,而在2500mg/L硫酸盐溶液中K蚀=0.85,且K蚀随时间呈明显下降的趋势,随着侵蚀时间的延长,仍面临侵蚀破坏的可能性;SAC试件在各浓度侵蚀溶液中K蚀均大于1.0。以上结果表明,普通水泥混凝土不宜用在具有硫酸盐侵蚀的环境中。高抗硫水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀能力虽然高于普通水泥混凝土,但其在高浓度侵蚀溶液下的抗硫酸盐侵蚀能力仍然有限,使用时需采取一定措施提高其抗侵蚀能力,并通过试验论证其抗侵蚀可靠性。而硫铝酸盐水泥具有明显高于抗硫水泥的抗硫酸盐侵蚀能力,可以用来解决具有较高浓度硫酸盐侵蚀环境中的混凝土抗侵蚀问题。
2.2 微观观测与分析
2.2.1 扫描电镜(SEM)微观观测
试验观测到SAC试件表面完整,并无任何侵蚀破坏现象。通过扫描电镜(SEM)进一步观测SAC试件的微观特征,主要观测水泥石、孔隙、砂石界面、试件表层等部位,探求硫铝酸盐水泥显著抗硫酸盐侵蚀的内因,结果见图8~图13。
通过观测孔隙结构,发现SAC试件的孔隙极大孔径普遍小于150μm,且孔隙数量极少,如图8所示,水灰比0.4的淡水试件1个月龄期时,极大孔径仅54.57μm。水灰比0.5的试件,极大孔径为149.2μm;水灰比0.3的试件,极大孔径仅68.5μm,说明水泥石本体密实度较高。随着养护龄期的延长,水泥石的开口孔隙被越来越多的水化产物所填充,如图9所示,淡水养护到6个月、水灰比0.4的SAC试件孔隙中充填着大量针状AFt和片状Al2O3·3H2O凝胶交织水化产物;而在侵蚀溶液中,试件的孔隙也有大量充填物,如图11所示,试件左侧孔隙中充满了针状AFt和片状Al2O3·3H2O凝胶交织水化产物,属于正常的水化产物,右侧图片的孔隙充填了大量的团簇状AFt,属于侵蚀产物,但尚未充满孔隙。这都进一步提高了试件的密实度,宏观现象表现为试件的强度随水灰比降低、养护龄期延长、侵蚀溶液浓度增大而增高。此外,由于水泥的主要成分为CAS軈,遇水快速水化生成Al2O3·3H2O凝胶和AFt,两者相互交织构成早期水泥石的致密骨架,如图10所示,这种水化特点使得水泥石本体具有微膨胀性[4]。当膨胀受到砂石骨料限制时会将砂石界面挤压的非常密实,如图13所示,从而显著改善了砂石界面结构,进一步提高了硫铝酸盐水泥混凝土的密实度和强度,也使得侵蚀难以发生在砂石界面。普通水泥和高抗硫水泥遭受高浓度硫酸盐侵蚀时往往表现为由表及里的逐层侵蚀剥落的石膏型破坏[4],但由图12发现,SAC试件表层未发现侵蚀产物。总之,硫铝酸盐水泥石孔特征和砂石界面得到显著改善,从而降低了其受硫酸盐侵蚀的可能性。
2.2.2 能谱(EDS)观测
为了更好地揭示硫铝酸盐水泥的抗硫酸侵蚀特点,将电镜照片中难以从形貌形态识别的水化、侵蚀产物借助能谱(EDS)进一步分析,如图14~图17所示。由图14可知,淡水试件中孔隙中的AFt为针状,主要元素为Ca、S、Al,孔隙边缘和内部均生长大量的片状Al2O3·3H2O凝胶,其主要元素为Al、O,但两者交织在一起填充着孔隙。由图15可知,侵蚀溶液中的试件水泥石孔隙中存在大量的团簇状AFt,主要元素为Ca、S、Al,并未在孔隙中发现Al2O3·3H2O凝胶。说明硫酸盐与水化产物Al2O3·3H2O凝胶发生了化学反应,从而影响了AFt的形态和数量。图16为水泥石中本体中的针状AFt与Al2O3·3H2O凝胶和C-S-H凝胶能交织一起,形成了微膨胀的水泥石。而图17中,砂石界面处所测的水泥石本体主要元素为Ca、S、Al、Si,是以AFt为主的Al2O3·3H2O凝胶和C-S-H凝胶结合物,这也是导致砂石界面高密实度的原因。通过能谱分析,孔隙中团簇状的AFt属于侵蚀产物,这种AFt在侵蚀溶液中随侵蚀时间延长可能会持续生长。
3 硫铝酸盐水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀机理
硫铝酸盐水泥混凝土体现出很强的抗硫酸盐侵蚀能力,主要是其具有良好的内因条件,即物理方面的高密实度和化学侵蚀内因的减少。硫铝酸盐水泥混凝土的高密实度主要取决于水泥的水化、硬化特点。水泥的主要成分CAS軈遇水快速水化生成Al2O3·3H2O凝胶和AFt,两者相互交织生成,对水泥石结构发展起到凝胶和塑性衬垫作用,构成了硬化早期水泥石的致密结构。因水化早期生成大量的AFt,使水泥石本体具有微膨胀性。这种膨胀在水泥水化早期会压缩甚至消除水泥石中因水的消耗而残留的孔隙、空隙,并且随着养护龄期的延长,持续水化的Al2O3·3H2O凝胶和AFt交织在一起填充于孔隙中,从而显著改善了混凝土的孔结构,进一步提高了混凝土的密实度。砂石界面在膨胀力的作用下被挤压得非常密实,从而显著改善了砂石界面结构,也进一步提高了混凝土的密实度。总之较高的密实度易于截断SO42-渗透通道,使侵蚀不易发生,混凝土的抗蚀性能自然就提高。
然而,水泥石结构不是绝对密实的,SO42-仍能渗透到水泥石内部。水泥另一主要成分β-C2S水化速度慢,其水化生成的少量Ca(OH)2在水泥硬化后较可能在孔隙中析出,SO42-与Ca(OH)2、Al2O3·3H2O发生化学反应,见以下反应式:
反应生成3Ca O·Al2O3·3Ca SO4·32H2O(钙矾石,AFt),呈团簇状,进一步填充孔隙,对水泥石密实度和强度都有一定程度的提高,这就是浸泡在淡水中的试件孔隙中既有Al2O3·3H2O又有AFt,而侵蚀溶液中的试件孔隙只有大量团簇状AFt的原因。随着侵蚀龄期的延长,AFt会持续增长,但因为β-C2S水化生成的Ca(OH)2量较少,1份β-C2S水化生成1份Ca(OH)2,而反应式(1)反应却要消耗6份Ca(OH)2,因此侵蚀到一定时间后会趋于停止。如果那时AFt尚未充满孔隙,则不会破坏水泥石结构;如果AFt完全填充孔隙后,水泥石本体不足以抵抗AFt膨胀应力时,可能导致水泥石结构的内部破坏。正是由于Ca(OH)2量较少,硫铝酸盐水泥混凝土才难以产生类似普通水泥混凝土遭受硫酸盐侵蚀时发生的石膏型破坏。还有研究表明,当石膏Ca SO4·2H2O含量不足时,CAS軈可反应生成单硫型AFm[5]。AFm正常条件下较稳定,但遭遇硫酸盐侵蚀时,AFm会转化成AFt。相对其他水泥品种,硫铝酸盐水泥受硫酸盐侵蚀的化学内因要少很多,这就保证了其优越的抗硫酸盐侵蚀能力。
4 结语
相比高抗硫水泥和普通水泥,硫铝酸盐水泥具有优异的抗硫酸盐侵蚀能力,即使不养护的硫铝酸盐水泥胶砂试件也具有显著的抗硫酸盐侵蚀能力。因此,使用硫铝酸盐水泥配制混凝土可以很好地解决西北高寒干旱区既有快硬、早强要求,又有良好抗硫酸盐侵蚀性能要求的工程问题。同时,评价水泥的抗硫酸盐侵蚀能力,还须充分重视侵蚀时间效应的影响。因此,对硫铝酸盐水泥抗硫酸盐侵蚀性能的评定,尚需进行更长龄期的观测与研究。
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硫酸盐硫 篇2
研究硫酸铝渣和硫铁矿烧渣制聚硅酸硫酸铁的工艺流程及其主要参数.提取硫酸铝渣中的.SiO2得到Na2SiO3溶液,提取硫铁矿烧渣中铁得到FeSO4结晶.用FeSO4结晶制备聚合硫酸铁.用含3.5% SiO2的Na2SiO3溶液,控制pH=4.0,制得聚硅酸,将聚合硫酸铁加入聚硅酸制得聚硅酸硫酸铁絮凝剂.红外光谱分析表明,聚硅酸硫酸铁结合了SO2-4.检测了聚硅酸硫酸铁对模拟浊水和垃圾填埋场渗滤液的絮凝效果,用铁和硅物质的量比为0.5、用量0.5 mL/L的聚硅酸硫酸铁,处理模拟浊水,除浊率可达90%以上.用铁和硅物质的量比为1.5、用量4.0 mL/L的聚硅酸硫酸铁处理垃圾填埋场渗滤液生化处理尾水,CODCr去除率可达60%.
作 者：郑晓虹 何晓云 钟超阳 陈震 作者单位：福建师范大学化学与材料学院,福州,350007刊 名：安全与环境学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF SAFETY AND ENVIRONMENT年，卷(期)：20055(1)分类号：X705关键词：环境工程 聚硅酸硫酸铁 硫酸铝渣 硫铁矿烧渣 模拟浊水 垃圾填埋场渗滤液
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硫铝酸盐水泥后期强度的改进研究 篇3
1 试验及试验方法
1.1 原材料
本论文实验过程中采用的原材料主要有硫铝酸盐水泥、石灰、石膏和硅灰。
⑴水泥:山东生产的硫铝酸盐水泥, 硫铝酸盐水泥主要是以硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成的水泥, 熟料的矿物组成 (%) 如表1。
⑵石膏:建筑石膏粉以β半水石膏为主要成份的粉状胶结材料, 石灰, 一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料, 硅灰:硅灰的主要化学成分为非晶态的无定型二氧化硅, 产自淮南, 硅灰的主要化学成分与含量如表2。
1.2 试验准备及方法
利用球磨机将水泥熟料、建筑石膏、石灰等磨细至Blaine比表面积400kg/m2左右, 测得筛余量为0.8%。
试验中水灰比0.4, 水泥净浆试验参照GB/T17671-1999ISO法进行, 净浆试件尺寸为40mm×40mm×160mm, 标准试验条件养护, 分别测试1d、3d、7d、28d的抗压和抗折强度。
首先采用在硫铝酸盐水泥中添加石膏 (0.5%, 1%, 1.5%, 3%, 6%) , 石灰 (0.5%, 1%, 1.5%, 3%, 6%) 和硅灰 (0.5%, 1%, 1.5%, 3%, 6%) 的单因素实验。通过单因素试验的分析比较然后进行正交试验, 确定最在本试验条件下的最佳配比。
2 试验结果及分析
2.1 单因素试验
石膏和空白组的力学测试结果如图1, 实验编号1代表空白组强度其它依次分别为石膏含量为0.5%、1%、1.5%、3%、6%组号。
在石膏的单因素实验中, 综合抗折和抗压强度 (与空白组相比) , 我们可以看出第四组的28d强度提高相对较多, 可以解决一定的强度倒缩问题, 抗压有所损失, 抗折强度则有所增大, 我们认为添加石膏的最佳量为1.5%, 在加入3%的石膏中, 其7d的抗压值最大, 28d强度出现倒缩, 加入石膏的实验中可以看出, 对解决硫铝酸盐水泥的抗折强度倒缩帮助很大, 对抗压强度则影响不大, 从图中还可以看出在硫铝酸盐水泥强度发展过程中, 从一个龄期出现抗折强度倒缩。
添加石灰和空白组的力学测试结果如图2, 实验编号1代表空白组强度其它依次分别为石灰含量为0.5%、1%、1.5%、3%, 6%组号。
在石灰的单因素实验中综合抗折和抗压强度 (与空白组相比) , 我们可以看出第五组的28d强度提高相对较多, 可以解决一定的强度倒缩问题, 抗压有小量损失, 抗折强度则有所增大, 我们认为添加石灰的最佳量为3%, 在加入6%的石灰的硫铝酸盐水泥中, 其28d抗折强度最大, 用于对抗折有特殊要求的工程中, 其7天的抗压强度值也最大, 但28d后的强度出现倒缩。加入石灰的实验中我们可以看出, 对解决硫铝酸盐水泥的抗折强度倒缩有帮助, 特别是抑制后期的抗折强度倒缩。
添加硅灰和空白组的力学测试结果如图3, 实验编号1代表空白组强度其它依次分别为硅灰量为1%, 5%, 10%组号。
在硅灰的单因素实验中综合抗折和抗压强度 (与空白组相比) , 我们可以看出第3组的28D强度提高相对较多, 可以解决一定的强度倒缩问题, 抗压增加很大, 抗折强度则增大较明显, 我们认为添加硅灰的最佳量为5%, 在硅灰的量增加到10%, 抗压和抗折强度都下降, 加入硅灰的实验中我们可以看出, 对解决硫铝酸盐水泥的强度倒缩有帮助, 后期强度提高较大。
2.2 正交实验与简单分析
从上面的单因素实验可以确定为三因素四水平正交实验, 石膏、石灰、硅灰的变量为:0.5%、1%、5%、10%。测得的抗折和抗压结果如图4 (编号1为空白组) 。
在硫铝酸盐水泥的三因素交叉组实验中, 我们从图中可以看出, 实验编号7的28d抗折强度值最大, 也就是在硫铝酸盐水泥中加入10%石膏、15%石灰和10%的硅灰能更好的提高硫铝酸盐水泥的抗折性能;实验编号10的28d的抗压强度值最大, 也就是在硫铝酸盐水泥中加入15%石膏、10%石灰和1%的硅灰能更好的提高硫铝酸盐水泥的抗压性能。
2.3 机理分析
⑴石膏的机理分析:一方面, 石膏缓凝, 抑制水化进行, 硫硫酸盐熟料中C4A3S为主要相, 在石膏存在的情况下发生如下反应:
C4A3S+2CASO42H2O+34H2O→C3ACASO432H2O+2AL2O3+2AL2O33H2O
另一方面, 石膏对水化的促进作用。石膏对C4A3S水化具有促进作用, 以及C4A3S、β-C2S和2CASO42H2O之间的相互促进作用, 适当的石膏掺量可以提高在硫铝酸盐水泥的强度, 这是由于石膏的加入在硫铝酸盐水泥其水化产物的生产速率和扩散速率匹配得很好, 随着龄期的增长, 可以通过反应进一步填充空间, 结构更致密, 提高其强度.石膏的掺量过大时, 由于石膏的量加大, 膨胀也随着增大, 使自由状态下的水泥石的空隙率增加, 结构变的松弛, 强度则下降[4]。
⑵石灰的机理分析:石灰对水泥强度的影响和石灰的量有密切的关系, 当石灰加入硫铝酸盐水泥时, C3S等的矿物组分在溶解的同时, 溶液中液相CH的浓度已经达到饱和, 所以刚刚开始水化时, 由于液相中饱和CA2+存在, 而CA2+的同位效应必然阻止C3S的早期水化, 使水化热降低很多, 这样, C3S的溶解会进一步减慢, 其凝结时间会有不同程度的延长, 当CH相饱和之后, 会很快析晶, CH的晶核会快速增加, 新形成的液CSH会附着在晶核的周围形成框架结构, 由于液相的CH和CSH减少, 使水泥的水化速率加剧, 强度则快速发展.而过多的石灰加入, 主要是大量石灰的参入会导致水泥的界面过度区增大, 空隙率加大, CH的集体结晶和取向性生长会给强度的发展带来破坏[5,6]。
⑶硅灰的机理分析:由于硅粉的粒径小, 比表面积大, 所以水泥浆体和混凝土掺入硅粉后, 随着硅粉掺量的增加, 需水量增大, 自收缩也增大。硅灰对硬化硫铝酸盐水泥浆体微结构的影响机理主要体现在以下几个方面:①提高水泥水化度, 并与Ca (OH) 2发生二次水化反应, 增加硬化水泥浆体中的C-S-H凝胶体的数量, 且改善了传统C-S-H凝胶体的性能, 从而提高硬化水泥浆体的性能。②硅粉及其二次水化产物填充硬化水泥浆体中的有害孔, 水泥石中宏观大孔和毛细孔孔隙率降低, 同时增加了凝胶孔和过渡孔, 使孔径分布发生很大变化, 大孔减少, 小孔增多, 且分布均匀, 从而改变硬化水泥浆体的孔结构。③硅粉的掺入可以消耗水泥浆体中的Ca (OH) 2, 改善混凝土中硬化水泥浆体与骨料的界面性能。硅灰接触拌合水后首先形成富硅的凝胶, 并吸收水分;凝胶在未水化水泥颗粒之间聚集, 逐渐包裹水泥颗粒;Ca (OH) 2与该富硅凝胶的表面反应产生C-S-H凝胶, 这些来源于硅灰和Ca (OH) 2的C-S-H凝胶多生成于水泥水化的C-S-H凝胶孔隙之中, 大大提高了结构密实度。由于以上原因, 使得硫铝酸盐水泥浆体中掺入硅粉后, 其力学性能得到很大改善。当硅灰的量加入过多, 水泥的量减少, 则造成水泥强度下降[7]。
3 结论
通过单因素实验和正交实验在所研究的硫铝酸盐水泥中加入不同掺和料, 摸索研究了建筑石膏、石灰、硅灰等对硫铝酸盐水泥后期强度的一些影响。研究表明:在硫铝酸盐水泥中加入10%石膏、15%石灰和10%的硅灰能更好的提高硫铝酸盐水泥的抗折性能;在硫铝酸盐水泥中加入15%石膏、10%石灰和1%的硅灰能更好的提高硫铝酸盐水泥的抗压性能。进一步的实验和更加系统的测试正在进行中。
摘要：为了解决硫铝酸盐水泥后期强度问题, 使其满足工程和建筑强度的要求, 需要系统的研究解决硫铝酸盐水泥后期强度倒缩的问题。采用抗压, 抗折测试手段, 通过测量物理力学性能变化, 研究不同掺和料不同含量对硫铝酸盐强度的影响, 从中找出规律, 在此基础上进行研究分析。
关键词：矿物掺和料,硫铝酸盐水泥,力学性能
参考文献
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硫酸盐硫 篇4
关键词：硫铝酸盐-硅酸盐复合水泥,减水,缓凝,早强
硫铝酸盐水泥早期快速水化形成大量钙矾石和氢氧化铝凝胶,可以达到设计强度的70%以上[1]。但过快的水化进程对工程施工产生不利影响,缩短了混凝土摊铺、振实、抹平、收光等操作时间,在实际工程中会采用硫铝酸盐-硅酸盐复合的方式加以应用[2]。混凝土用减水剂、缓凝剂、早强剂及防冻剂等对复合胶凝体系具有显著的适应性差异[3,4,5],混凝土工作性能、早强性能、耐久性能改善效果不一致,需要研究开发复合胶凝体系专用外加剂来解决快硬早强混凝土工作性能和早强性能之间的矛盾。
1 试验设计
1)试验原材料:42.5R硫铝酸盐水泥、42.5R普通硅酸盐水泥、标准砂、聚羧酸减水剂、萘系减水剂、硼酸、碳酸锂、三乙醇胺、尿素、碳酸氢钠及实验室自制的减水剂和缓凝剂。
2)试验方法:试验采用水泥胶砂试验,设定硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥的比值为6∶4,通过凝结时间、胶砂跳桌流动度、龄期抗压强度的测定分析来研究外加剂对复合胶凝体系性能的影响。
3)配合比设计见表1。
2 专用外加剂的复配
2.1 减水剂对复合胶凝体系性能的影响
根据表1中不同减水剂类型对砂浆跳桌流动性、凝结时间和龄期抗压强度的测定,分析减水剂对复合胶凝体系适应性差异,详见图1。
图1中萘系减水剂对硫铝酸盐-硅酸盐水泥体系的减水效果最差,实验室自制的减水剂对砂浆流动性和早期强度改善效果明显,但后期强度偏低。分析认为,自制的改性聚羧酸系减水剂引入支链聚醚基团和磺酸基团,分别增加了对C4AF和C4A3S的吸附能力,对硫铝酸盐水泥的分散效果增强,表现出良好的工作性能。同时水泥结晶颗粒对高效减水剂的吸附具有不均匀性和选择性,C4A3S水化后形成较强的正电位,增加了对聚羧酸系减水剂对其的吸附率[5]。
2.2 缓凝剂对复合胶凝体系性能的影响
从已知文献[5,6,7]中了解到在硫铝酸盐水泥体系中葡糖糖酸类具有较好缓凝效果,但硅酸盐水泥的加入会影响缓凝作用的有效释放。试验中比较了硼酸和实验室自制的高效缓凝剂对砂浆性能的影响规律,详见图2。
从图2中可以看出,在实验室自制减水剂的基础上随着硼酸和缓凝剂的添加,砂浆的初始跳桌流动度显著增加,凝结时间延长。从分子结构角度分析认为,自制的缓凝剂分子中引入了多羟基碳链和其他锚固支链,与高效减水剂形成竞争吸附,促进水泥颗粒的进一步分散,延缓水泥水化速率,砂浆流动性增加,但是缓凝剂的作用不利于早期强度的发展。
2.3 不同早强剂对复合胶凝体系性能的影响
设定减水剂和缓凝剂均采用实验室自制减水剂和缓凝剂,掺量分别为1.0%和0.02%,试验设计研究无机及有机早强剂对砂浆性能的影响,性能测试见图3。
从图3中可以看出,碳酸锂和三乙醇胺都可以增加砂浆的早期强度和后期强度,但三乙醇胺的作用效果明显优于碳酸锂。并且图3(b)中添加三乙醇胺的砂浆凝结时间缩短幅度小,更有利于砂浆的施工操作。
3 复合外加剂的复配及改善效果分析
减水剂、缓凝剂、早强剂等对砂浆性能的作用效果均表现在对水泥颗粒的竞争吸附上。通过前面的分析,认为采用实验室自制聚羧酸系减水剂1.0%、实验室自制缓凝剂0.2%和三乙醇胺0.002%复配有利于胶砂流动性和早期强度的发展。将该外加剂用于配制快硬早强混凝土,混凝土性能见表2。
将未掺复合外加剂的空白对照组和掺复合外加剂的试验组进行28dSEM分析,结果见图4。
表2中掺复合外加剂混凝土1h后坍落度达到175mm,6h强度达到26 MPa,满足施工性和早期性双重要求。从SEM图中可以看出掺复合外加剂可以促进硫铝酸盐-硅酸盐复合胶凝体系各水化产物的交错反应,形成互相穿插的凝胶体系,有利于混凝土综合强度的提高[8,9,10]。
4 结论
a.通过优化硫铝酸盐-硅酸盐复合胶凝体系各外加剂的种类及掺量,确定采用实验室自制改性聚羧酸系减水剂1.0%、实验室自制缓凝剂0.2%、三乙醇胺0.002%可以使胶砂流动度达到230mm,凝结时间延长至200min,6h抗压强度达到28d抗压强度的75%。
b.通过对比研究发现,复合外加剂可以显著改善复合水泥体系的水化微结构,形成交互穿插的水化凝胶,增加了混凝土界面区的密实度。
参考文献
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硫铝酸盐水泥混凝土抗冻性的研究 篇5
抗冻性是指混凝土在水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不被破坏的性能。在寒冷地区, 混凝土受冻融循环破坏往往是导致混凝土性能恶劣的主要因素。抗冻性可间接反映混凝土抵抗环境水浸入和抵抗冰晶压力的能力, 因此, 抗冻性常作为混凝土耐久性的指标[4]。目前, 对硫铝酸盐水泥基混凝土特别是加掺合料的混凝土抗冻性的研究较少。
本文主要研究了水灰比、掺合料单掺与复掺、引气剂对硫铝酸盐水泥基混凝土抗冻性的影响。
1 原材料与实验方法
1.1 原材料
实验所用的主要原料:快硬硫铝酸盐水泥 (42.5R) :淄博产;Ⅰ级矿渣:济钢产;Ⅰ级粉煤灰:山东潍坊产;沙子:济南市郊, 细度模数, 2.78;石子:5～20 mm连续级配, 济南市郊;外加剂:聚羧酸系高效减水剂, 上海产;缓凝剂:硼砂, 分析纯, 天津产;引气剂:十二烷基苯磺酸钠, 分析纯, 上海产。硫铝酸盐水泥, 矿渣, 粉煤灰的化学成见表1。
2.2 实验方法
本实验分三组进行, 各组混凝土配合比见表2。第一组为水灰比0.49、0.38、0.35、0.33, 掺合料掺量都为20%复掺, 未加引气剂, 实验编号为A;第二组为无掺合料、掺20%粉煤灰、20%矿渣、10%复掺、20%复掺、30%复掺、40%掺合料, 水灰比都为0.35, 未加引气剂, 实验编号为B;第三组无掺合料时:引气剂分别为0%、0.005%、0.01%, 和20%掺合料时:引气剂分别为0%、0.01%、0.02%, 水灰比都为0.35, 实验编号为C。
抗冻性[5,6]实验以100 mm×100 mm×400 mm试模成型, 每组3块, 在温度 (20±3) ℃, 相对湿度90%以上的标准养护室内养护, 24 h后脱模, 再放入 (20±3) ℃养护室内养护24 d后, 取出放入 (20±3) ℃水中, 水养4 d。然后用快速冻融法进行冻融循环实验, 以每25次冻融循环后测量其各组试块的相对动弹性模量, 质量损失。实验结果符合以下三种情况将停止实验:一、相对动弹性模量≤60%;二、质量损失≤5%;三、冻融循环次数≥300次。
3 实验结果与分析
3.1 水灰比对硫铝酸盐水泥基混凝土抗冻性的影响
水灰比对硫铝酸盐水泥基混凝土抗冻性能影响的实验结果如表3。从表中可以看出, 硫铝酸盐水泥基混凝土的相对动弹性模量随着水灰比的降低而增大, 质量损失变化不大, 即水灰比越小其抗冻性越大。这是因为水灰比是影响混凝土内部结构的重要因素, 水灰比越大, 混凝土内部结构的孔隙越多, 大孔较多, 小孔较少, 混凝土密实性变差, 抵抗冰冻压力和膨胀压力的能力较差, 也就是说, 水灰比越大, 其抗冻性越差。
3.2 掺合料对硫铝酸盐水泥基混凝土抗冻性的影响
掺合料对硫铝酸盐水泥基混凝土抗冻性能影响的实验结果如表4。从表中可以看出, 在硫铝酸盐水泥基混凝土中, 加入掺合料后, 硫铝酸盐水泥基混凝土的抗冻性将大大降低, 不加掺合料的空白样的抗冻性可达175次冻融循环, 随着掺量的增加, 抗冻性变差, 当加入10%复掺掺合料, 其抗冻性才达100次冻融循环, 当掺量达40%时, 抗冻性才达25次冻融循环, 50次将冻坏;从表中还可以看出, 不论是否加掺合料, 其质量损失变化不大, 都能满足要求, 但其相对动弹性模量将发生很大变化, 单掺矿渣的抗冻性要比单掺粉煤灰的好, 但都不如复掺的高。由于掺合料在硫铝酸盐水泥基混凝土中, 主要起微集料效应, 填充水泥颗粒空隙中、水泥浆与骨料间隙中, 改善其内部孔结构, 将使大孔减少, 小孔和微孔将增多, 但在冻融循环过程中, 掺合料由于没有参与反应, 将不断地溶于水中而使结构很快破坏, 这对混凝土的抗冻性产生很大影响。
3.3 引气剂对硫铝酸盐水泥基混凝土抗冻性的影响
引气剂对硫铝酸盐水泥基混凝土抗冻性能影响的实验结果如表5。从表中可以看出, 在硫铝酸盐水泥基混凝土中, 不论是否加掺合料, 加入引气剂都会使硫铝酸盐水泥基混凝土抗冻性大大提高, 且掺量越多, 其抗冻性提高越明显。从表中还可以看出, 在无掺合料硫铝酸盐水泥基混凝土中, 加入0.005%引气剂, 可使硫铝酸盐水泥基混凝土300次冻融循环后的相对动弹性模量在85%以上, 质量损失变化不大;而在20%复掺掺合料硫铝酸盐水泥基混凝土中, 加入0.01%引气剂, 可使其抗冻融循环次数从75次提高至175次, 加入0.02%引气剂, 可使其抗冻融循环次数从75次提高至250次;可知, 虽然掺合料硫铝酸盐水泥基混凝土加入一定量引气剂可使其抗冻性大大提高, 但引气剂的掺量明显高于无掺合料硫铝酸盐水泥基混凝土中引气剂的掺量, 且加入0.02%引气剂20%复掺掺合料硫铝酸盐水泥基混凝土抗冻融循环次数仍低于300次。这是由于在混凝土中加入引气剂, 在搅拌过程引入无数微小且不连通的气泡, 这些微小气泡均匀地分布在混凝土体内, 就可以容纳自由水的迁移[7,8,9], 从而大大缓和了静水压力, 几倍甚至是十几倍地提高了混凝土承受反复冻融破坏的能力;同时, 引气剂的加入还明显改善了混凝土的和易性, 减少了混凝土的泌水和沉降收缩, 并且混凝土中的毛细孔道被微小气泡切断, 混凝土的抗渗性能也得到了改善, 这些都将对混凝土耐久性的提高提供有力的保障。但是, 在含掺合料硫铝酸盐水泥基混凝土中, 掺合料 (特别是粉煤灰) 要吸收部分引气剂, 使得引气剂的掺量增加;另外, 由于掺合料在掺合料硫铝酸盐水泥基混凝土中主要起填充作用, 很少参与二次效应, 使加引气剂对掺合料硫铝酸盐水泥基混凝土抗冻性的提高仍低于加引气剂对无掺合料硫铝酸盐水泥基混凝土抗冻性的提高。
4 结论
(1) 硫铝酸盐水泥基混凝土的抗冻能力随着水灰比的降低而提高;
(2) 在硫铝酸盐水泥基混凝土中, 加入少量掺合料将大大降低其抗冻性, 远远低于空白样的抗冻性, 但复掺的效果比单掺的高;
(3) 在硫铝酸盐水泥基混凝土中, 不论是否加掺合料, 引气剂都使硫铝酸盐水泥基混凝土抗冻性大大提高, 但含掺合料硫铝酸盐水泥基混凝土中引气剂加入量明显高于无掺合料硫铝酸盐水泥基混凝土中引气剂加入量。
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硫酸盐硫 篇6
本文主要针对抗碳化性能的测试方法, 以硫铝酸盐水泥发泡保温材料为主要实验对象, 对比GB/T 11969—2008、GB/T5486—2008及JG/T 266—2011标准对试块的不同要求, 对硫铝酸盐发泡水泥试块测试抗压强度和碳化系数时所要求的烘干温度、含水率、试件尺寸进行了对比试验, 得出更适合发泡水泥保温材料的标准。
1 实验
1.1 实验原料
唐山市售硫铝酸盐水泥发泡保温板, 尺寸为100 mm×100mm×100 mm, 干密度分别为140、160、180 kg/m3;质量浓度1%的酒精酚酞溶液 (用浓度70%的乙醇溶液配制) 。
1.2 GB/T 5486—2008、GB/T 11969—2008与JG/T 266—2011的对比
发泡水泥抗碳化性能的主要衡量指标是碳化系数, 碳化系数是指碳化前后抗压强度的比值, 因此, 抗压强度的测试至关重要, 测试时选取3块试样的算术平均值。测试时试块状态决定了强度的准确性, 在GB/T 11969—2008、GB/T 5486—2008以及JG/T 266—2011这3个标准中, 对测试前试块的要求不尽相同, 如表1所示。
1.3 实验设计
1.3.1 烘干温度的选择
(1) 选择干密度为140、160、180 kg/m3的硫铝酸盐发泡水泥试块各50块, 分成3组, 先分别测试干密度和含水率, 第1组在65℃下烘至恒重, 第2组在85℃下烘至恒重, 第3组在105℃下烘至恒重, 分别测试各组试件的抗压强度;
(2) 将试块放进碳化箱进行碳化实验, 4 d后每天取出1块劈开用1%的酒精酚酞溶液检测是否碳化完全, 待中心不变红时取出, 再分成3组, 分别在65℃、85℃、105℃下烘至恒重, 分别测试其抗压强度, 计算碳化系数。
1.3.2 含水率的选择
(1) 选择干密度为140、160、180 kg/m3的硫铝酸盐发泡水泥试块分成3组, 在65℃下烘至一定含水率。规定含水率>12%的试块为高含水率试块, 含水率<8%的为低含水率试块。本实验中, 第1组烘至含水率<8%, 第2组烘至含水率在8%~12%, 第3组烘至含水率12%~20%, 分别测试各组试件的抗压强度。
(2) 将试块放进碳化箱进行碳化实验, 直到碳化完全, 再分成3组, 在65℃下烘至一定含水率, 第1组含水率<8%, 第2组含水率在8%~12%, 第3组含水率12%~20%, 再测试其抗压强度, 计算碳化系数。
1.3.3 尺寸的选择
(1) 选择干密度为140、160、180 kg/m3的硫铝酸盐发泡水泥试块分成3组, 第1组尺寸是50 mm×50 mm×50 mm, 第2组尺寸是70 mm×70 mm×70 mm, 第3组尺寸是100 mm×100mm×100 mm, 在65℃下烘至含水率8%~12%, 分别测试各组试件的抗压强度。
(2) 将试块放入碳化箱进行碳化实验, 直至碳化完全, 测试其抗压强度, 计算碳化系数。
2 结果分析与讨论
2.1 烘干温度的选择
硫铝酸盐水泥主要水化产物为水化硫铝酸钙、铝胶、铁胶及水化硅酸钙凝胶, 水化硫铝酸钙又分高硫型水化硫铝酸钙 (钙矾石) 和低硫型水化硫铝酸钙。钙矾石在Ca O溶液中的稳定温度是90℃, 超过此温度会转变成低硫型水化硫铝酸钙, 当环境恢复到有剩余石膏的常温条件下时, 又会转变成钙矾石, 成为二次钙矾石。二次钙矾石形成时固相体积增大了57.27%, 晶体膨胀与强度增长不能协调发展, 会造成水泥石强度降低[5]。在硫铝酸盐发泡水泥中, 强度来源主要是钙矾石, 若用超过90℃的温度烘干会很大程度地降低强度, 因此硫铝酸盐水泥烘干温度不宜超过85℃。碳化前抗压强度与烘干温度的关系见图1。
从图1可以看出, 相同生产条件的试块抗压强度与测试前的烘干温度有很大关系。随着烘干温度的升高, 干密度分别为140、160、180 kg/m3的硫铝酸盐发泡水泥强度均下降, 而且抗压强度越高在不同烘干温度下的强度变化梯度越大。说明高温破坏了发泡水泥试块的结构, 降低了发泡水泥的抗压强度, 因此, 烘干温度宜选择65℃, 温度过高, 测出的抗压强度偏低。
图2是干密度分别为140、160、180 kg/m3的硫铝酸盐发泡水泥1~3组碳化后碳化系数与烘干温度的关系。
由图2可知, 碳化后不烘干与65℃烘干得出的碳化系数相差不大, 但是105℃烘干的碳化系数与二者相差20%~50%, 说明碳化后在105℃烘干使得发泡水泥的结构遭到很大破坏, 强度降低严重, 碳化后用85℃的温度烘干更容易出现裂纹 (见图3) 。因此, 碳化后更不宜用超过85℃的温度烘干后再测试强度。对比图2 (a) 、 (b) 、 (c) 中的3组样品发现, 干密度分别为140、160、180 kg/m3的试样都表现出这样的规律:只有第1组的碳化系数均小于1.2, 而第2组和第3组碳化系数的变化都较大, 用来测量抗碳化性能数据具有不稳定性。
综合以上分析, 无论碳化前还是碳化后, 烘干温度都选择65℃为佳, 即以GB/T 11969—2008规定的烘干温度更为合适。
2.2 含水率的选择
图4是碳化前干密度分别为140、160、180 kg/m3的硫铝酸盐发泡水泥碳化前试块含水率与抗压强度的关系。
从图4可以看出, 含水率在8%~12%时与12%~20%时试块的抗压强度相差不大, 但在含水率<8%时抗压强度与两者相差都在20%~30%, 含水率<8%时会使抗压强度的测试结果偏低, 因为此时几乎相当于绝干状态, 试块孔壁成脆性, 偏离实际应用时状态。在GB/T 5486—2008中是在 (110±5) ℃下烘至恒重时测试, 在此状态下烘至恒重, 几乎将硫铝酸盐发泡水泥中的结晶水全部烘出, 相当于绝干状态。因此, 选择GB/T11969—2008规定在65℃下烘至含水率8%~12%更为合理。
图5是不同含水率的试块碳化系数与含水率的关系。
从图5可看出, 碳化后含水率在8%~12%时测得的碳化系数与12%~20%时相近, 但是含水率<8%时碳化系数降低较大, 与碳化前强度变化规律相同。另外还可以看出, 3种干密度的试块碳化前含水率低的一组碳化系数普遍高于含水率高的一组, 进一步说明了低含水率时测得的碳化系数偏高。分析原因是由于碳化前用低含水率试块测得的强度偏小, 使得碳化系数偏大。有混凝土的碳化研究得出, 当混凝土含水率过高时, 会阻挡CO2的扩散, 从而减弱碳化反应的进行, 但CO2需要溶于水中才能与混凝土反应, 所以当混凝土绝干状态时, 理论上是不会发生碳化反应的[6], 而发泡水泥属于大孔隙材料, 环境湿度和温度对CO2的扩散以及化学反应影响较小, 所以主要在于试块本身含水率的大小。因此, 碳化实验时选择含水率在8%~12%较佳。
2.3 尺寸的选择
干密度为140、160、180 kg/m3的硫铝酸盐发泡水泥试件尺寸分别为50 mm×50 mm×50 mm、70 mm×70 mm×70 mm、100mm×100 mm×100 mm时, 碳化前后抗压强度的变化见图6、图7, 碳化后不同尺寸试件碳化系数的变化见图8。
从图6可以看出, 与试件尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的相比, 相同干密度的发泡水泥尺寸为50 mm×50 mm×50 mm和70 mm×70 mm×70 mm的试块测得的抗压强度偏低。而图7中看不到此规律, 图7中3组试件的抗压强度差异不明显, 这与混凝土试块的尺寸越小抗压强度越高的规律不同。混凝土尺寸越小抗压强度越高是因为尺寸越小缺陷几率越低以及环箍效应的原因, 这在发泡水泥材料中不适用。
由图8可见, 小尺寸试件的碳化系数与大尺寸的相差较大, 3种干密度试块尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的碳化系数均小于1.2, 更具说服力, 并且实验过程中发现, 小尺寸试件进行碳化实验时失水、吸水快, 含水率不容易控制。因此, 碳化实验时选择试块尺寸为100 mm×100 mm×100 mm较适宜。
3 结论
(1) 测试硫铝酸盐发泡水泥的抗压强度时, 烘干温度超过85℃会使发泡水泥强度降低, 碳化后更不宜用超过85℃的温度烘干试块, 否则会破坏试块结构, 容易使试块产生裂纹, 使抗压强度测量产生误差, 因此, 烘干温度选择65℃较合适。
(2) 测试试块强度和碳化系数时, 含水率<8%会降低抗压强度, 含水率<8%或12%~20%会阻碍碳化的进行, 发泡水泥属于大孔隙材料, 环境湿度和温度对CO2的扩散以及化学反应影响较小, 主要在于试块本身含水率的大小, 因此, 碳化实验应在合适的含水率进行, 选择含水率在8%~12%较合适。
(3) 尺寸为50 mm×50 mm×50 mm、70 mm×70 mm×70 mm、100 mm×100 mm×100 mm试件抗压强度测试结果相差不大;但是通过碳化系数对比, 尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的试件碳化系数稳定性最好, 小尺寸的试块进行碳化实验时, 吸水、失水速度较快, 含水率的稳定性差。因此, 进行碳化实验时试件尺寸宜选择100 mm×100 mm×100 mm。
总之, GB/T 11969—2008、GB/T 5486—2008及JG/T 266—2011相比, GB/T 11969—2008中抗压强度以及碳化实验对烘干温度、含水率以及尺寸的要求更统一, 更适用于硫铝酸盐发泡水泥保温材料的性能测试。
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硫酸盐硫 篇7
1 硫乙醇酸盐液体培养基的制备和保存
1.1 硫乙醇酸盐液体培养基的成分及作用
硫乙醇酸盐液体培养基所含成分有胰酪蛋白胨、酵母浸出粉、葡萄糖、氯化钠、L-胱氨酸、硫乙醇酸钠、0.075%的琼脂、刃天青等, 其中胰酪蛋白胨、酵母浸出粉提供氮源以及供合成蛋白质必须的各种氨基酸和生长因子, 葡萄糖提供碳源及能源, 氯化钠维持均衡的渗透压, 胱氨酸、硫乙醇酸钠、葡萄糖均可降低氧化还原电位的作用, 防止过氧化物的积累对某些细菌产生毒性, 有利于厌氧菌生长。另外, 硫乙醇酸盐有钝化含砷和汞类药物及其金属防腐剂的有害作用;刃天青作为氧化还原的指示剂, 氧化时呈红色, 以此指示培养基的氧化还原电位pH值3.8 (橙) ~6.5 (深紫) 。琼脂可以防止液体对流, 即防止二氧化碳、氧气和还原产物的扩散, 有利于厌氧环境的形成, 就是所谓的分层。
1.2 硫乙醇酸盐液体培养基的购买
购买成品培养基时, 供应商应随培养基提供相应批次的培养基质量检测报告, 报告内容包括培养基的p H值、无菌检查结果和促菌生长 (灵敏的) 试验结果等项目。同时应注意培养基有效期。对买来的培养基进行质量监控, 确定检验所用培养基符合无菌性检查及灵敏度检查的要求。
1.3 制备过程中的注意事项
1.3.1 培养基的水化
培养基水化时不得用铜锅或铁锅, 以防有离子混入培养基中, 影响微生物的生长。配制培养基最好用的溶剂是纯化水, 不能含有任何可能抑制或者影响微生物生长的物质。
1.3.2 培养基的溶解
在培养基分装灭菌前, 各成分应溶解均匀, 使用电炉等设备煮沸培养基时, 应用小火加热, 并边加热边搅拌, 避免培养基焦化或爆沸溢出。
1.3.3 pH值测试
微生物的生长繁殖除需要一定的营养物质以外, 还要求适当的pH值范围。所以在分装前需对培养基的pH值进行测试。如果测试值与预期值相差0.2单位以上, 则需要酸碱调节。一般灭菌后比灭菌前pH值低0.2~0.3, 所以灭菌前pH值要调高0.2~0.3。
1.3.4 培养基的分装
溶解好的培养基应分装到干燥洁净灭菌处理过的玻璃容器中, 定量分装。
1.3.5 培养基的灭菌
已配置好的培养基必须立即进行高压灭菌, 以免杂菌生长。灭菌时必须严格控制灭菌温度和时间, 以免破坏营养成分和pH值。
1.3.6 培养基的保温
灭菌以后培养基应该迅速冷却至保存温度, 避免长时间保存在灭菌锅内, 造成过度灭菌, 影响培养基的营养成分或选择性效果。
1.4 培养基的保存
(1) 培养基应保存在2~25℃避光的环境, 一般在3周内使用。
(2) 配置好的培养基, 使用时应遵循先入先出的原则;用前应尽量避免反复加热, 多次的加热会使营养成分被破坏。凡受过污染、长过细菌的培养基, 不得滤净后作灭菌使用。
(3) 建立培养基制作、使用、回收记录。
2 硫乙醇酸盐液体培养基的质量控制
2.1 物理性状检验
使用时应检查培养基的物理性状, 培养基上部约1/4处呈现淡红色的可以使用, 若淡红色部分超过1/5高度时, 应将培养基用100℃水浴加热至粉红色消失, 迅速冷却至45℃以下, 且驱氧加热只限1次。若全管呈现淡红色时, 不得再使用。
2.2 杂菌检验
将制备好的硫乙醇酸盐液体培养基随机取10只, 5只一组, 分别在37℃、25℃下恒温培养5 d, 观察是否有杂菌生长, 以检验是否灭菌彻底。
2.3 灵敏度检验
培养基的灵敏度是决定产品无菌检验结果最关键的一项, 中华人民共和国兽药典2010年版规定的硫乙醇酸盐液体培养基灵敏度检验菌种为需氧菌金黄色葡萄球菌 (CVCC2086株) 、铜绿假单孢菌 (CVCC2000株) 和厌氧菌生孢梭菌 (CVCC1180株) 。
硫酸盐硫 篇8
1 萤石-硫酸法生产无水氟化氢的工艺介绍
1.1 无水氟化氢的化学反应原理
将萤石经过蒸气预热烘干后送至萤石贮仓内, 经过计量再送至回转反应炉内。采用煤气发生炉进行加热, 利用夹套对回转反应炉进行间接加热。加热过程中夹套的温度不能低于450oC, 物料的温度不能低于150oC, 否则不能令物料发生充分反应。将反应产生的氟化氢用硫酸进行洗涤, 冷却温度至60oC。此时, 塔顶的主要气体为氟化氢, 尾气为二氧化硫、四氟化化硅 (尾气排放量见表1) , 主要化学反应式为:
主要副反应:
1.2 物料浓度对生产工艺的影响
氟化氢生产过程中影响最大的物料浓度为硫酸浓度, 加工中通常采用发烟硫酸, 因为该类硫酸具有较小的腐蚀性, 除了发烟硫酸, 混料中还有HSO3F和H2O。水对物料起到平衡作用, 有文献表明当混合物料中水含量在2%-6%, 废气中含硫物质最小, 对设备的腐蚀也最小。
2 消除无水氟化氢生产过程中产生的硫
由于在产生无水氟化氢的化学反应过程中, 产生的硫容易腐蚀设备和堵塞管道, 因此采用如下办法减少硫的产生: (1) 降低原材料中的硫含量, (2) 在氟化氢的生产过程中, 通过物理方法或化学方法减少硫的产量。这里重点介绍生产过程中的除硫方法【3-4】。
2.1 采用化学方法进行除硫
该方法利用KMn O4、H2O2、K2Cr2O7作为氧化剂, 对SO2、As F3等尾气进行彻底氧化。其中去除反应式如下:
在KMn O4同H2O2相结合的配比中, KMn O4的含量为0.16%, 最多不能超过1%。进行搅拌后加热到70oC左右, 通过两者的相互反应将SO2氧化为硫单质, 令其不能挥发而沉淀于容器底部, 从而降低硫气体排出产生的污染。此后有学者在此工艺上进行精进, 将反应容器内压力降低至0.2MPA, 加入KMO4, 且KMO4的含量为0.5%-2.5%, 通过化学反应令液态当中的SO2成为难以挥发的化合物。之后加入浓度在30%以上的H2O2, 经过冷却、回流、汽化后, 令氟化氢的中含硫物质彻底去除。
2.2 采用物理方法进行除硫
目前的物理除硫方法主要采用除尘设备、蒸馏等工艺相结合。然而随着对氟化氢的工艺要求的不断提高, 传统的工艺已经难以满足其使用需要, 只有对原有的工艺进行改进才能满足市场的需求。
采用传统的粗蒸馏塔经常会出现堵塞、腐蚀情况, 常常因为这些问题被迫停工进行检修。因此, 有关学者在粗蒸馏塔前加了一个焦炭除尘器, 对进入粗蒸馏塔的气体进行除尘处理, 降低蒸馏塔出现堵塞的概率, 延长蒸馏塔的使用周期。该方法采用除尘设备同精蒸馏结合来达到去除氟化氢生产过程中的含硫量。另外常见的方法是采用有机-无机杂化膜, 该膜含有四氟乙烯、聚碳酸脂, 可耐120oC的高温, 可负压3000Pa, 可有效脱除氟化氢气体中的粉尘。
2.3 减少原材料中的硫含量
萤石的主要成分为黄铁矿, 同时伴有闪锌矿、硫酸盐等, 在对硫矿石进行处理时常采用的方法有如下几种: (1) 将漂浮于表面的硫化矿进行剔除, 减少硫化矿的含量, 令其含量不超过0.1%。 (2) 添加抑制剂如Zn SO4、Al2SO4, 对含硫矿石起到抑制作用, 精选出含硫量相对较低的矿石。
3 结语
综上所述, 采用萤石-硫酸法生产氟化氢仍是我国常见的工艺方法, 但仍存在一些弊端, 虽然本文对生产过程中的去硫方法进行阐述, 但仍不能从根本上解决该问题, 因此, 厂家要保证其市场的竞争就要不断的对该技术进行革新与精进, 研制出更优质的除硫技术。
参考文献
[1]曹骐, 张志业, 王辛龙等.磷化工副产氟硅酸的利用及无水氟化氢的生产研究进展[J].无机盐工业, 2010, 42 (5) :1-4.
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[3]胡宏, 刘旭.无水氟化氢生产技术的研究进展[J].化工技术与开发, 2012, 41 (6) :16-19.