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。     

氧化铜对高胶凝性熟料矿物形成及固溶的影响

借助化学分析法测定了水泥熟料中C4A3S矿物的含量和Cu2 离子在熟料中的浸出率,用X射线内标法测定了水泥熟料中C3S含量;用X射线衍射和差热分析研究了矿物形成过程;并采用扫描电镜和透射电镜分别研究矿物形貌和C3S晶体结构.研究结果表明:生料中掺入一定量的CuO,能降低水泥熟料的烧成温度,促进C3S和C4A3S两种矿物相互共存.过高的CuO亦会降低C4A3S矿物的分解温度.     

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.     

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.     

碳酸化养护水泥矿物及熟料

碳酸化养护水泥主要矿物及熟料,研究其碳酸化过程中的矿物变化、机理和效果。结果表明:C3S、C2S、C3A和C4AF 4种水泥矿物在一定条件下均可发生碳酸化反应,矿物碳酸化自发进行的难易程度顺序为C3S(C2S(C4AF(C3A,其中1 g的C3S和1 g的C2S可分别固化储存CO2气体0.168 g和0.125 g;1 g水泥熟料可固化储存CO2气体0.146 g。碳酸化养护的水泥熟料试样2 h强度达24.65 MPa,3 d强度达41.65 MPa。     

阿利特-硫铝酸盐水泥熟料的气固反应制备及水化性能

采用气固反应法制备了阿利特-硫铝酸盐体系水泥熟料。利用X线衍射仪(XRD)、水化量热仪、压汞法(MIP)等技术分析了SO_2气体流量和煅烧温度对水泥熟料矿物组成的影响,以及该体系的水化性能和浆体结构。结果表明:硅酸盐水泥熟料中可引入3CaO·3Al_2O_3·CaSO_4(C_4A_3$)矿物,实现3CaO·SiO_2(C_3S)和C_4A_3$的共存。在SO_2流量为40 mL/min、温度为1 250℃条件下处理硅酸盐水泥熟料30 min可制备C_3S含量52.61%和C_4A_3$含量2.13%共存的阿利特-硫铝酸盐体系水泥熟料。阿利特-硫铝酸盐体系水泥由于C_4A_3$的存在,凝结时间和水化诱导期较硅酸盐水泥短,早期的孔隙率和早期强度均优于硅酸盐水泥。     

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。     

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。     

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。     

复掺不锈钢渣尾泥-矿渣对水泥水化性能的影响

探究不锈钢渣尾泥-矿渣对水泥水化性能的影响,既可解决废渣利用率低且污染环境问题,又能促进建材行业向绿色发展.首先研究了3种原材料的矿物组成和粒度组成,再将两种废渣复掺到水泥熟料中,发现当不锈钢渣尾泥掺量在10％ ～20％,矿渣掺量在10％ ～30％,两者任比例复掺到水泥熟料中,28 d抗压强度均超过了42.5 MPa.综合热分析定量发现两种废渣能相互激发活性,早期水化反应不明显,后期逐渐增强.微观分析发现试样水化产物主要是未水化的C2 S、C3 S和Ca(OH)2,少量的C-S-H凝胶和AFt晶体,并且后期Ca(OH)2的含量是影响强度的主要因素.     

含稀土油母页岩渣在水泥工业中的应用研究

本文研究了利用含稀土元素氧化物万分之四左右的干馏油母页岩渣煅烧高质量的水泥熟料。研究及生产应用结果表明，利用茂名含稀土的干馏油母页岩渣代粘土作煅烧水泥熟料的原料之一，可改善生料易烧性，有利于熟料矿物形成，提高水泥熟料的产量和质量，变废为宝。对稀土作用机理研究进一步证实，微量稀土存在可使熟料中阿利特含量增加；并影响铝酸盐矿物含量、铁相含量与Ａ／Ｆ比值，特别是使中间相于１２８０℃至１３８０℃温度区间内     

CuO对水泥熟料烧成及C3S形成动力学的影响

研究CuO对水泥熟料烧成的影响,针对不同掺量CuO,使其煅烧至不同温度,利用化学分析法分析熟料中f-CaO的含量,并计算形成C3S的表观活化能。结果表明:在1 300℃时,掺入适量CuO后对改善易烧性具有显著的作用,但是在1 450℃时,掺入CuO对改善生料易烧性不利。在生料中掺入CuO的量越多越能促进C3S的形成,有利于改善生料的易烧性。     

水泥熟料中铁相的穆斯堡尔谱研究

利用穆斯堡尔谱对普通煅烧和快速煅烧条件下硅酸盐水泥中Fe3 的配位状态进行了研究.结果表明:在普烧水泥熟料中Fe3 大部分以四配位存在;在急烧水泥熟料中,Fe3 六配位含量有较大程度的提高.即快速煅烧有利于水泥熟料在反应过程中的一部分Fe3 形成结构松散的六配位.由此可推知,快速煅烧可使水泥熟料中液相出现温度和液相粘度降低,较大程度降低了水泥熟料的煅烧温度.     

C_2S-C_4A_3水泥熟料的矿物组成

通过X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和透射电子显微镜(TEM)等现代分析技术以及选择性萃取的方法对利用粉煤灰煅烧的硅酸二钙(C2S)-无水硫铝酸钙(C4A3)水泥熟料矿物组成和微结构进行研究。结果表明:熟料主要矿物为正交和立方晶型的C4A3以及β和α'晶型的C2S。C4A3的2种晶型均存在调制结构。此外熟料中还存在少量钛酸钙(CT)、钙铝黄长石(C2AS)以及MgO。熟料结构疏松多孔,C2S和C4A3结晶均较为细小。     

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。     

铅锌尾矿制备水泥熟料及重金属固化特性

以桥口铅锌尾矿为原料制备水泥熟料,主要研究生料的易烧性、熟料的重金属固化、浸出毒性及水泥的强度。利用X线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析不同尾矿掺量及煅烧温度下水泥熟料的矿物相和微观结构,用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES法)分析熟料中重金属的质量分数。研究结果表明:当煅烧温度超过1 350℃且加入铅锌尾矿质量分数为15%~16%时,可生产出符合GB 175—2007标准的硅酸盐水泥,其硅酸三钙(C3S)质量分数最高可达49.2%,28 d抗压强度为53.99 MPa;掺入铅锌尾矿,熟料中游离氧化钙(f-Ca O)的质量分数低于0.5%,改善了生料的易烧性;在煅烧过程中,重金属Zn,As,Cd和Pb的平均固化率分别为89.76%,83.62%,73.20%和15.19%;熟料Zn,As,Cd和Pb的浸出毒性远低于危险废物的国家标准。     

新型绿色水泥的制备

以铬铁渣为主要原料，采用较低的石灰饱和系数、较高的硅率和铝率、引入适量的复合矿化剂的配料方案，可锻烧出质量合格、性能良好的绿色硅酸盐水泥熟料本文在合理确定水泥生料配方的基础上，着重讨论了锻烧温度和复合矿化剂对熟料中ｆ－ＣａＯ含量的影响，研究了锻烧过程中铬铁渣的物相变化，分析了熟料的冷却速率对水泥强度的影响，为绿色水泥生产和铬铁渣综合利用开辟了一条新的途径图５，表２，参３     

水泥熟料中Fe_2O_3和Al_2O_3测定方法的改进

利用熔融和酸溶两种不同的方法分解水泥熟料试样,分别测定试样中Fe2O3和Al2O3的含量,进而确定水泥熟料中铝酸三钙(C3A)的含量。通过一系列的对比试验对样品中的铝酸三钙(C3A)进行定量分析,结果表明:采用酸溶法测得的数据准确度较好,可满足分析要求,且酸溶法采用聚四氟乙烯烧杯代替银坩埚制样大大降低了试验成本;和熔融法相比,酸溶法分解操作简便、快速、分离手续少、经济成本低、流程适应性强。     

钼氟复合掺杂对硅酸盐水泥熟料形成的影响

以空白生料试样为基准,外掺不同质量分数的氧化钼(MoO3)和氟化钙(CaF2),在1 300℃、1 350℃、1 400℃和1 450℃下煅烧。利用X射线衍射、扫描电镜和化学分析等测试手段,探讨钼氟复合掺杂对硅酸盐水泥熟料形成及易烧性的影响。结果表明:MoO3与CaF2复合掺杂对改善水泥生料的易烧性作用不显著;当MoO3和CaF2掺入质量分数均为0.6%时,有利于C3S晶体的形成长大,且掺杂试样的熟料中C3S比基准样品中的C3S晶粒结晶状态良好。