阿利特-硫铝酸钡钙水泥熟料矿相体系的组成结构与性能

研究了以阿利特-硫铝酸钡钙为主导矿物的熟料矿相体系C3S—C2．75B1．25A3S^-—C2S—C2F，探讨了该体系的组成与匹配关系。研究结果表明，阿利特、硫铝酸钡钙这两种高低温型矿物可以在1380℃煅烧条件下共存于同一熟料中。从该矿相体系的力学性能分析可知，熟料的最佳质量分数：C2.7581．25A3S^-为55％，GS为15％，C2F为5％，C2S为25％。在该组成条件下，熟料的1d和3d抗压强度均在40MPa以上，展现了良好的快硬早强性能。影响熟料1d、3d强度的主要因素是C3S和C2.75B1.25A3S^-矿物的含量，影响28d强度的主要因素是C3S和C2F含量。同时，利用SEM—EDS和XRD分析了熟料的组成与结构。     

C_3S含量变化对浆体强度及体积收缩的影响

为了研究硅酸三钙(C3S)含量对水泥浆体的抗压强度及线性收缩的影响,制备了不同C3S含量的水泥,并通过热质量损失法(TG)、扫描电镜(SEM)等方法分析了浆体中Ca(OH)2含量的变化规律和水化产物形貌,讨论了C3S含量对浆体基本性能的影响.结果表明:C3S质量分数为78.79%的水泥浆体水化过程中产生较多且晶粒尺寸较小的Ca(OH)2,其后期抗压强度出现倒缩.水化7 d时,C3S质量分数为67.33%的波特兰水泥抗压强度最大,28 d后C3S含量低的水泥的抗压强度可超过高C3S水泥浆体;加入质量分数为50%的粉煤灰后,熟料中C3S质量分数为67.33%的水泥浆体始终具有最高的强度.水泥浆体的线性收缩随着熟料中的C3S含量的增加而变大.从水泥硬化浆体的性能和节能方面考虑,熟料中C3S质量分数为67.33%较优.     

浅析水泥矿物的水化原理

硅酸盐水泥的矿物组成主要有硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)和铁铝酸四钙(C4AF),四种矿物的水化速度和形成机理各不相同。本文通过对硅酸盐水泥的水化过程进行分析,使广大读者进一步了解水泥的水化过程,以期对水泥的生产及应用有所帮助。     

贝利特-硫铝酸钡钙水泥的合成

选择熟料率值和硫铝酸钡钙掺量为影响因素，通过正交试验研究了贝利特一硫铝酸钡钙水泥的合成条件和力学性能，并利用XRD、SEM—EDS等测试手段分析了该水泥熟料的组成和结构。结果表明：煅烧温度为1320℃时，制备贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料最优化组合为铝率1．4，硅率2．3，石灰饱和系数0．77，硫铝酸钡钙矿物的质量分数为9％。在此条件下该水泥的3d和28d抗压强度分别达到11．4MPa和64．8MPa，展现了良好的力学性能。     

浅析水泥矿物的水化原理

硅酸盐水泥的矿物组成主要有硅酸三钙（C3S），硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4AF），四种矿物的水化速度和形成机理各不相同。本文通过对硅酸盐水泥的水化过程进行分析，使广大读者进一步了解水泥的水化过程，以期对水泥的生产及应用有所帮助。     

Q相-C2S-C4AF-C12A7系列水泥水化性能的研究

对在实验室内烧成的Q相-C2S—C4AF—C12A7水泥熟料水化性能进行研究，试验结果表明：Q相-C2S—C4AF—C12A7水泥具备早强性，各龄期的抗压强度高于52．5普通硅酸盐水泥。经XRD和DTA分析，它的水化物主要是CAH10和C2AH8晶体、AH3凝胶和C—S—H凝胶以及一定量的AFt相。     

C3S-C2.75B1.25A3S--C2S-C3A-B2O3体系熟料组成与性能的研究

设计了C3S-C2．7581．25A3S-C2S-C3A-B2O3体系组成的水泥熟料，实验以分析纯化学试剂为原料，在1350℃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50％、10％、25％和15％，B2O3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28d抗压强度分别达到21．3MPa、48．1MPa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SEN-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。     

亚硝酸钙对硫铝酸盐水泥水化硬化过程的影响

利用维卡仪、水化热、XRD和DTG等测试手段,研究亚硝酸钙(Ca(NO2)2)对硫铝酸盐水泥(SAC)初凝时间和终凝时间、力学性能、水化放热速率及水化产物的影响.结果表明:当亚硝酸钙的质量掺量为1. 2%时,可显著缩短初凝时间和终凝时间,加快硫铝酸盐水泥的凝结;明显提高硫铝酸盐水泥早期的抗压强度,对后期抗压强度的提高幅度较小,标准养护条件下1 d和28 d抗压强度分别提高25. 0%和6. 1%;使水化第一、第二放热峰值分别提高35. 9%和34. 3%,并增加水化放热量;亚硝酸钙的溶解改善硫铝酸盐水泥浆体系统的水化环境,有利于水化产物钙矾石(AFt)的结晶,从而促进水化并提高抗压强度.     

阿利特-硫铝酸钡钙水泥熟料烧成与性能研究

采用正交试验的方法研究了阿利特-硫铝酸钡钙水泥的烧成制度。结果表明：对该熟料力学性能影响最大的因素是冷却方式，其次是烧成温度，影响程度最小的是保温时间。该水泥的最佳烧成制度为：烧成温度为1380℃，保温时间为60min，冷却方式为自然冷却；同时，在最佳烧成条件下制备的阿利特-硫铝酸钡钙水泥的1d，3d，28d抗压强度分别达到24．7MPa，52．5MPa，102．5MPa，展现出良好的力学性能。同时利用XRD和SEM—EDS对熟料矿物组成及结构进行了分析。     

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。     

不同粉磨工艺水泥的颗粒、矿物组成分布及性能

研究了采用不同粉磨工艺制备的水泥的颗粒分布及矿物组成分布对水泥与混凝土物理性能的影响．研究结果表明：水泥颗粒分布与粉磨设备条件及工艺参数密切相关，选用高效选粉机，增大循环负荷及控制适当的比表面积，可获得较窄的颗粒分布；由于C3S易磨性较好，易富集于水泥细颗粒中，通过提高水泥颗粒的集中程度及适当增大比表面积，可有效地把熟料中的C3S富集于30μm以下的水泥颗粒中；当水泥熟料质量、混合材质量、水泥比表面积控制水平较接近，水泥颗粒分布集中(主要集中在5～30μm范围)时，水泥的标准稠度需水量较大，凝结时间较长，1d强度较低，但3d，28d抗压强度较高，在混凝土中则表现为新拌混凝土泌水较严重，1d抗压强度偏低，3d．28d抗压强度增幅较大．     

铁相组分对硫铝酸钡钙水泥的影响

以纯化学试剂配料,经 X 射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和强度测试,研究铁相 C6A2F、C4AF、C6AF2和 C2F 对硫铝酸钡钙水泥熟料的煅烧及性能的影响。结果表明：各生料配比试件在 1 350oС 时,熟料矿物形成较好;随铁相中Al 与 Fe 的摩尔比的减小,熟料外观颜色呈浅绿色→ 深绿色→ 黑绿色变化;熟料矿物主要生成菱形十二面体的硫铝酸钡钙和卵粒状的硅酸二钙;铁相能够促进 Ba2 +取代 Ca2 +;主要水化产物为水化硫铝酸钡钙、BaSO4和水化铝酸钙。铁相组分为 C4AF时,其 1 d 和 3 d 抗压强度分别为 73. 2 MPa 和 97. 9 MPa。     

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。     

利用工业原料合成阿利特-硫铝酸钡钙水泥及其性能研究

应用前期研究获得的熟料最佳组成,利用工业原料合成阿利特-硫铝酸钡钙水泥熟料,研究了原料中不同MgO含量对熟料f-CaO及水泥后期力学性能的影响,研究结果表明:利用工业原料能够合成阿利特-硫铝酸钡钙水泥;随着原料中MgO含量的增加,熟料f-CaO含量增加,水泥后期力学性能降低;中等MgO含量的阿利特-硫铝酸钡钙水泥1d、3d和28d龄期标准砂浆抗压强度分别达到13.5、34.9和61.1MPa.借助于XRD和SEM-EDS等分析测试手段,对该水泥熟料的组成、结构及性能进行了研究.     

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.     

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。     

氯化钠对粉煤灰水泥性能与水化程度的影响

探讨氯化钠对粉煤灰水泥不同阶段性能与水化程度的影响.结果表明:掺入适量的氯化钠可以不同程度地提高粉煤灰水泥不同龄期的水化程度与抗压强度而缩短其凝结时间;当氯化钠掺量一定时,随着粉磨时间的延长,粉煤灰水泥不同龄期的水化程度与抗压强度均有不同程度的提高但增幅下降.随着氯化钠掺量的增加,粉煤灰水泥不同龄期的水化程度与抗压强度均先增加后下降,但其凝结时间却先缩短后增加;当氯化钠掺量为2%,粉磨时间为15min时各龄期的水化程度与抗压强度均达到最大值,而粉煤灰水泥的凝结时间最短.粉煤灰水泥水化3d的水化程度与抗压强度的增幅最大,而水化28d的相应增幅最小.     

氯化钠对粉煤灰水泥性能与水化程度的影响

探讨氯化钠对粉煤灰水泥不同阶段性能与水化程度的影响. 结果表明： 掺入适量的氯化钠可以不同程度地提高粉煤灰水泥不同龄期的水化程度与抗压强度而缩短其凝结时间; 当氯化钠掺量一定时, 随着粉磨时间的延长, 粉煤灰水泥不同龄期的水化程度与抗压强度均有不同程度的提高但增幅下降. 随着氯化钠掺量的增加, 粉煤灰水泥不同龄期的水化程度与抗压强度均先增加后下降, 但其凝结时间却先缩短后增加; 当氯化钠掺量为2%, 粉磨时间为15min时各龄期的水化程度与抗压强度均达到最大值, 而粉煤灰水泥的凝结时间最短. 粉煤灰水泥水化3d的水化程度与抗压强度的增幅最大, 而水化28d的相应增幅最小.     

粉煤灰对铁铝酸盐水泥水化过程的影响

通过测试流动度、凝结时间、水化热、电阻率、抗压强度、pH值以及水化产物等研究了不同掺量粉煤灰对铁铝酸盐水泥水化过程的影响。结果表明,掺入粉煤灰提高了水泥浆体的流动度,并缩短了凝结时间。铁铝酸盐水泥的早期水化速率较快,表现为早期水化放热较快,电阻率快速增长。掺入粉煤灰使得试件抗压强度降低,掺入30%粉煤灰的试件在3、28 d时的抗压强度较空白组相应值分别下降了40.4%、50.7%。在90 d龄期内,孔溶液的pH值呈现出先升高后降低的趋势,空白组试件的pH值在水化3 h时为11.09,在水化48 h时升至11.59,而后逐渐降低,在水化90 d时降至10.87。掺入粉煤灰可提高孔溶液的pH值。铁铝酸盐水泥的主要水化产物为钙矾石,而粉煤灰由于水化环境碱度不足未能发挥火山灰效应。     

硫铝酸钡钙矿物水化过程的研究

硫铝酸钡钙是一种性能优良的水泥新矿物，以该矿物为基础生产了性能优良的含钡硫铝酸盐水泥。本实验采用不同量的Ba^2 取代C4A3S中的Ca^2 ，合成了一系列新型硫铝酸钡钙物。利用XRD、IR、SEM等测试手段，研究了在外掺一定量石膏条件下的水化过程，确定了系统的水化产物主要为AFt、BaSO4和AH3凝胶，得出了含钡硫铝酸盐水泥早强快硬的原因。