阿利特-硫铝酸盐水泥水化硬化研究进展

阿利特-硫铝酸盐水泥是一种早强性能优良的新型材料，由于在水泥熟料矿物体系中含有硫铝酸盐矿物，将对以阿利特为主导矿物的硅酸盐水泥的水化硬化产生重要影响：加速硅酸盐熟料水化，加快水化进程，促进水化产物生成量，提高早期强度。因此，深入分析该水泥水化硬化过程具有重要意义。     

CaF2对阿利特-硫铝酸钡钙水泥合成及性能的影响

用化学纯试剂为原料,研究了CaF2对阿利特-硫铝酸钡钙水泥熟料矿物形成过程及水泥性能的影响。实验设计将具有早强性能的硫铝酸钡钙矿物引入到硅酸盐水泥熟料矿物体系中,并取代其中的C3A矿相。实验表明:适量的CaF2能改善熟料的易烧性,促进f-CaO的吸收和熟料矿物的形成。CaF2质量掺量为0.5%~1%时,有利于提高水泥的早期力学性能。CaF2质量掺量超过1.5%时,生成氟铝酸盐C11A7.CaF2,且不利于C3S和硫铝酸钡钙矿物形成。XRD和SEM-EDS分析表明,在该矿物体系中,含有阿利特、贝利特和少量硫铝酸钡钙矿物。这说明硫铝酸钡钙矿物能够和硅酸盐水泥熟料矿物复合并共存。     

高活性阿利特硫铝酸盐水泥及其水化反应

利用青海省当地原材料制备阿利特硫铝酸盐水泥熟料.该熟料结合了硅酸盐熟料和硫铝酸盐熟料的优点,具有碱性与硫酸根离子的双重激发作用,能很好地激发矿渣、粉煤灰等活性矿物材料.在此基础上,提出了高活性阿利特硫铝酸盐水泥方案.通过微观结构分析,探讨其水化反应的机理与过程,并阐明了复合胶凝体系的优势互补作用的原理.实验证明,高活性阿利特硫铝酸盐水泥,能充分发挥熟料自身独特的矿物组成特性和活性矿物材料的火山灰效应,使硬化浆体中Ca(OH)2含量降低,并因此而获得较为适宜的晶/胶比,使其后期强度明显提高.     

硫铝酸钙在低铁水泥熟料中的二次形成

主要研究硫铝酸钙(C_4A_3$)在低铁水泥熟料中的二次形成过程,以找到最佳配方及烧成制度,使得硫铝酸钙在低铁水泥体系中得以共存。利用X线衍射(XRD)结合Rietveld定量方法和热重-差示扫描量热(TG-DSC)分析,研究了SO_3含量、烧成制度对硫铝酸钙形成的影响,以及熟料中各物相的形成过程。结果表明:在低铁情况下,C_3S较难形成。由于一次烧成过程中硫的损失以及自身中间相含量低,难以结合硫,故不易形成C_4A_3$。而熟料掺CaSO_4后进行二次热处理可获较好的效果。研究发现硫铝酸钙在低铁水泥体系中的形成温度区间为1 050~1 270℃,温度继续升高将会迅速分解,最佳处理制度是1 250℃保温处理1 h。     

阿利特-硫铝酸盐水泥的合成与水化研究进展

阿利特和无水硫铝酸钙矿物分别是硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的主导矿物.阿利特矿物的早期强度偏低,后期强度高.硫铝酸钙是典型的早强型矿物,但后期强度增进率低.因此,实现这两种矿物的复合,制备以阿利特和硫铝酸钙为主导矿物的新型水泥材料,将使水泥的早期强度进一步提高,并具有较高的强度增进率和后期强度.同时由于在水泥熟料矿物体系中含有硫铝酸盐矿物,将对以阿利特为主导矿物的硅酸盐水泥的水化产生重要影响.因此,深入分析该水泥的合成及水化机制具有重要意义.     

关于C_(11)A_7·CaF_2稳定性的研究

本文采用X射线衍射分析方法,研究了影响C_(11)A_7·CaF_2稳定性的因素,结果表明C_(11)A_7·CaF_2在1450℃以内,能够稳定存在;Mgo,K_2O对C_(11)A_7·CaF_2稳定性没有影响;Na_2O、P_2O_5和CaO能与C_(11)A_7·CaF_2发生反应、分别生成少量NC_6A_3、Ca_5F(PO_4)_3和C_3A,但在硅酸盐水泥熟料的正常煅烧制度下,反应程度较低,对C_(11)A_7·CaF_2稳定性不大.熟料中铝酸盐相存在的形式,主要取决于氟在熟料中的分布,CaF_2掺量较低,温度超过1350℃,C_(11)A_7CaF_2消失,生成C_3A;CaG_2掺量较高时,温度高达1450℃,熟料中的铝酸盐相仍为C_(11)A_7·CaF_2,而不生成C_2A.     

高温煅烧石膏对C3S和C2S水化过程的影响

利用 XRD、TMS-GLC(三甲基硅烷化)等方法,对 C_3S-CaSO_4·2H_2O-H_2O、C_3S-CaSO_4-H_2O、C_2S-CaSO_4·2H_2O-H_2O、C_2S-CaSO_4-H_2O 四个系统的水化过程进行了研究,测定了结合水生成量、Ca(OH)_2生成量、[SiO_4]四面体聚合度及浆体的强度。结果表明:适量的煅烧石膏或二水石膏均能促进 C_3S 和 C_2S 的水化,但两类石膏的促进效果相近;指出了同二水石膏相比,煅烧石膏提高硅酸盐水泥强度机理的研究,应从它对水泥中铝酸盐矿物的水化和浆体结构形成过程的影响方面进行。     

水泥熟料矿物的图算法

为了简捷求得水泥熟料的化学成份,矿物组成及率值间的关系,用坐标图求解最为方便。附图1:用 P=(Al2O_3)/(Fe_O_3)绘一组放射线与用熔剂矿物(C_4AF+C_3A)=2.65Al_2O_3+1.34Fe_2O_3绘的一组平行线相交。附图2:用 KH=(CaO)/(2.8SiO_2)绘的一组放射线与用硅酸盐矿物(C_3S+C_2S)=CaO+SiO_2绘的一组平行线相交。利用上述二图,可求熔剂矿物中的Al_2O_3%和 Fe_2O_3%及硅酸盐矿物中的 CaO%和 SiO%,使水泥的配料计算及校对取得方便。     

矿物掺合料对硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系凝结时间及强度的影响

目的研究硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复掺后的凝结时间及力学性能.方法分别测试不同硅酸盐水泥、矿物掺合料掺量下硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的凝结时间及胶砂强度,并利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜进行矿物组成和结构分析.结果硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的凝结时间随硅酸盐水泥掺量的增大先减小再增大,随掺合料掺量的增大先减小再增大.硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的强度随着硅酸盐水泥的增加先减小后增大,硅酸盐水泥掺量为10%时,3d抗压强度减小10.67%;随着掺合料的增大而降低,掺合料掺量为40%时,矿粉、粉煤灰3 d抗压强度分别减小44.5%和47.9%.结论两种水泥复掺会缩短凝结时间,降低强度,水化产物减少,结构疏松;粉煤灰和矿粉的掺入会延长凝结时间,减小强度,水化产物减少.     

率值对含磷硅酸盐水泥熟料矿物组成和微观结构的影响

采用含磷石灰石部分替代石灰石,制备P_2O_5含量(质量分数)为1.5%和2.5%的两种含磷硅酸盐水泥熟料,通过游离CaO(f-CaO)含量测定、X线衍射分析、岩相观测和力学性能测试,研究含磷石灰石配料对硅酸盐水泥熟料矿物组成和结构的影响。结果表明:利用含磷石灰石制备硅酸盐水泥熟料时,由于P_2O_5作为酸性氧化物会使实际石灰饱和系数(KH)和硅率(SM)降低,从而导致水泥熟料中C_3S含量减少;通过提高KH,保持适中的SM,可增加硅酸盐水泥熟料中C_3S含量,改善水泥熟料的强度。采用KH、SM和IM分别为0.96、2.10和1.50的率值配制生料,制备P_2O_5含量为1.5%和2.5%的水泥熟料,f-CaO含量分别为0.42%和1.05%,而C_3S含量分别为49.8%和39.6%。     

C_3S-C_(2.75)B_(1.25)A_3-C_2S-C_3A-B_2O_3体系熟料组成与性能的研究

设计了C_3S-C_(2.75)B_(1.25)A_3-C_2S-C_3A-B_2O_3体系组成的水泥熟料 ,实验以分析纯化学试剂为原料 ,在 135 0℃煅烧并保温 1h。结果表明 ,在该熟料体系中阿利特、硫铝酸钡钙、贝利特和铝酸三钙等矿物的最佳组成分别为 5 0 %、10 %、2 5 %和 15 % ,B2 O3 的适宜掺量为 2 %。在最佳组成和制备工艺条件下 ,所制的阿利特 -硫铝酸钡钙水泥的 1d、3d和 2 8d抗压强度分别达到 2 1.3MPa、4 8.1MPa和 80 .8MPa ,展现良好的早期力学性能。同时还研究了氟化钙对该体系水泥熟料的影响 ,并利用SEM -EDS、XRD等测试手段对熟料的组成、结构及性能进行了分析研究。     

硅酸盐—硫铝酸盐复配水泥浆液流变特性试验研究

基于小振幅震荡剪切测试原理,采用新型试验方法研究了不同复配比例的硅酸盐-硫铝酸盐水泥混合体系浆液黏度时变特性和触变性,同时结合扫描电镜(SEM)试验对不同龄期下的水泥石微观特性进行分析。结果表明,硅酸盐-硫铝酸盐复配水泥体系水化过程中出现相互促进和水化叠加效应,水泥水化和凝结速度加快。复配水泥浆液触变性随着混合比例不同呈现出先增大后降低、再增大再降低的变化趋势。通过探究硅酸盐-硫铝酸盐复配水泥浆液水化过程和流变特性,为复配水泥浆液在实际工程中的应用提供理论支撑。     

矿渣对阿利特-硫铝酸钙水泥水化性能的影响

对比了矿渣对阿利特-硫铝酸盐水泥(AC$AC)和普通硅酸盐水泥(OPC)强度的影响,结合水化热、X线衍射(XRD)图谱和扫描电子显微镜(SEM)研究不同混合水泥的水化。结果表明:文中制备的阿利特-硫铝酸钙水泥对矿渣有较好的复合性。矿渣的掺入会降低水泥的1和3 d强度,对28 d强度影响不大。阿利特-硫铝酸钙水泥复合10%的矿渣能达到最好的性能(1、3和28 d强度分别为16.94、34.47和51.54 MPa)。其中1和3 d强度比同矿渣掺量的空白样和普通硅酸盐水泥样品高,甚至高于未掺矿渣的两种水泥的强度。矿渣的掺入会增加含硫铝酸盐矿物水泥样品的膨胀率。矿渣含量增加,加快三硫型水化硫铝酸钙(AFt)向单硫型水化硫铝酸钙(AFm)的转变。     

贝利特-硫铝酸钙水泥制备及贝利特掺硼活化

采用粘土、铝矾土、碳酸钙为主要原料制备以贝利特(C2S)、硫铝酸钙(C4A3S-)和铁铝酸钙为主导矿物的水泥熟料(BCSAF),分析熟料矿物组成对水泥净浆抗压强度发展的影响,并通过硼(B)掺杂对贝利特矿物进行活化,研究其对于熟料烧成工艺及水化性能的作用机理.采用X射线衍射、扫描电子显微镜和差热-热重分析等测试方法表征熟料组成与结构.研究结果表明:C4A3S-有助于BCSAF水泥早期强度发展,而C2S主要影响BCSAF水泥的后期强度,铁铝酸钙有助于熟料烧成中的传质过程,但含量过高时,不利于获得具有较高水化活性的C2S.掺杂B可在常温下稳定α′-C2S,活化贝利特矿物,提高BCSAF水泥熟料早期水化活性,同时降低烧成反应温度,促进反应进行,减少硅铝酸钙(C2AS)过渡相的生成,而显著提高水泥3d抗压强度.     

Q相对硅酸盐水泥改性的研究

研究用A相代替硅酸盐水泥中的主要成分C3S，对硅酸盐水泥改性。通过Q相与硅酸盐水泥中矿物C2S，C4AF共存条件的研究,得到Q相－C2S－CA－C4AF体系。实验表明，此系列水泥具备烧成温度低，早期水化强度高的优点。     

3C_2S·3CaSO_4·CaF_2的性质及其对C_2S与C_3S形成的促进作用

本文对以氟、硫作矿化剂煅烧硅酸盐水泥熟料时出现的过渡相氟硫硅酸钙(3C_2S·3CaSO_4·CaF_2)的性质进行了研究,同时探讨了3CaS·3CaSO_4·Ca F_2对 C_3S 和 C_2S在不同温度及升温速率下的促进作用。     

硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥水化协同效应研究

水泥硬化体的力学性质与其微观组构间存在紧密的联系,水泥硬化体微观组构的形成与发展是水泥水化硬化过程的结果。因此,开展对水泥水化硬化过程的研究,将对于了解水泥水化硬化微观组构的发展变化规律及其影响因素有着重要的意义。通过对硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥(以下简称复合水泥)进行水化热测试分析,并且结合扫描电镜(SEM)试验对水泥石的微观形貌进行了分析,重点研究了复合水泥的水化硬化机理,以探究硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的水化协同效应。     

硫铝酸盐超早强水泥矿物组成及性能的研究

实验室制备了22种 Al_2 O_3/SO_3比和 Fe_2O_3含量不同的硫铝酸盐水泥熟料,用化学分析,岩相分析和 x 射线衍射法测定了其矿物组成,并测定了物理力学性能。同时,讨论了 CaF_2、石膏类型,Al_2O_3/SO_3/SO_3比及 Fe_2O_3含量对硫铝酸盐超早强水泥性能的影响,确定了合理的煅烧温度范围.     

快速升温熟料C_2S和C_3S形成动力学机制的研究

本文采用快速升温(800℃/min)和模拟普通回转窑升温速度(10℃/min)二种方法,研究了硅酸盐水泥熟料中C_2S和C_3S形成的动力学过程。研究结果表明,C_2S形成的动力学控制过程均属扩散范围;普通升温煅烧熟料中C_3S形成动力学也属扩散范围;但快速升温煅烧时,熟料中C_3S形成则属于过渡范围,由化学反应速度和扩散速度同时控制。     

硫铝酸钙水泥制备及贝利特掺硼活化

采用粘土、铝矾土、碳酸钙为主要原料制备以贝利特（C2S）、硫铝酸钙（C4A3S?）和铁铝酸钙为主导矿物的水泥熟料（BCSAF）,分析熟料矿物组成对水泥净浆抗压强度发展的影响,并通过硼（B）掺杂对贝利特矿物进行活化,研究其对于熟料烧成工艺及水化性能的作用机理。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和差热-热重分析等测试方法表征熟料组成与结构。研究结果表明：C4A3S?有助于BCSAF水泥早期强度发展,而C2S主要影响BCSAF水泥的后期强度,铁铝酸钙有助于熟料烧成中的传质过程,但含量过高时,不利于获得具有较高水化活性的C2S。掺杂B可在常温下稳定α’-C2S,活化贝利特矿物,提高BCSAF水泥熟料早期水化活性,同时降低烧成反应温度,促进反应进行,减少硅铝酸钙（C2AS）过渡相的生成,而显著提高水泥3d抗压强度。