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.     

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.     

石膏对硫铝酸盐水泥水化特性的影响

研究了无水石膏及脱硫石膏对硫铝酸盐水泥抗压强度、干燥收缩率、早期水化放热及浆体组成的影响.结果表明:石膏能加速硫铝酸盐水泥的早期水化,低掺量(≤20%,质量分数)时1 d抗压强度提高,干燥收缩有所降低;随石膏掺量增加,3 d和28 d抗压强度先增后减;掺量过高时硬化浆体的后期强度甚至会倒缩;抗压强度与钙矾石生成量并无直接关联,与铝胶量成正相关.脱硫石膏可替代无水石膏配制出更优良的硫铝酸盐水泥,具有广阔前景.     

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。     

硅酸盐与硫铝酸盐矿物复合水泥材料的研究进展

阐述了阿利特-硫铝酸盐水泥、贝利特-硫铝酸钙钡水泥的研究、进展及目前研究的热点。同时对以阿利特-硫铝酸钙钡为主导矿物的新型高胶凝性水泥材料进行了展望。     

高贝利特硫铝酸盐水泥水化过程的电化学阻抗谱

利用电化学阻抗谱法研究高贝利特硫铝酸盐水泥水化过程,得到不同水灰比下(0.6、0.8、1.0)的电化学阻抗谱曲线,并提出一种考虑弥散效应和水泥/电极界面扩散过程的等效电路模型,分析水泥水化过程中电化学阻抗参数和分形维数的变化规律.研究表明:不同水灰比下,高贝利特硫铝酸盐水泥的电化学阻抗谱具有相同的变化趋势.在整个水化过程中,随着龄期的增加和水灰比的减小,阻抗参数值和孔体积的分形维数增大,水泥的总孔隙率减小,结构变得密实;孔表面的分形维数则随着龄期的增加和水灰比的减小而减小.     

环境扫描电镜用于阿利特-硫铝酸钡钙水泥早期水化的研究

采用场发射环境扫描电子显微镜对阿利特-硫铝酸钡钙水泥的早期水化过程进行了连续观察,研究结果表明：阿利特-硫铝酸钡钙水泥的水化过程可分为诱导期前期、诱导期、加速期、减速期和稳定期5个阶段。水化初期,在水泥颗粒表面即可观察到大量的短柱状钙矾石,并形成保护膜,产生诱导期;在水化早期C—S—H凝胶数量较少,在加速期才大量形成,最终成为花朵状结构。该水泥在水化24h后,其硬化浆体致密度较高,水化趋于稳定。     

处置利用垃圾焚烧飞灰共研制硫铝酸盐水泥

以垃圾焚烧飞灰作为主要原料,在实验室电炉内研制成功了硫铝酸盐水泥熟料,并采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光分析(XRF)等手段对该熟料的适宜烧成制度、力学性能、水化进程和微观结构等进行了研究.结果表明,该水泥熟料的适宜烧成温度范围为1 200～1 300 ℃,较佳保温时间为120 min.掺加垃圾灰的熟料中氯离子质量分数虽达到1.08%,但氯离子多以固定氯的形式存在,氯离子浸出量不超过总氯质量分数的6.30%.采用该熟料配制的水泥具有较高的早期抗压强度,后期抗压强度也能稳定增长.     

贝利特-硫铝酸钡钙水泥水化机制

贝利特-硫铝酸钡钙水泥是一种新型胶凝材料,与贝利特水泥相比,该水泥的水化速度快,凝结时间短,需水量少,耐腐蚀性好.阐述硫铝酸钡钙矿物、贝利特水泥和贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化机制.结果表明:适当增加石膏掺量可使贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化速度加快,增加钙矾石(AFt)在水化早期的形成数量,有利于水泥早期强度的提高;贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化产物与硅酸盐水泥相同,但其钙矾石的含量增多,氢氧化钙的含量降低.该水泥早期水化速率低于硅酸盐水泥水化速率,水化放热量减少.     

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。     

石膏对阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化程度及浆体组成的影响

利用前期合成的阿利特-硫铝酸钡钙水泥,应用XRD、SEM-EDS等研究了随石膏掺量的改变对新型胶凝材料阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化程度及水化浆体组成的影响.研究结果表明:随石膏掺量增加,水化浆体的水化程度大致趋势是先增加后降低;阿利特-硫铝酸钡钙水泥最佳铝硫比为1.0/1.0,此时硬化浆体在标准稠度加水量下1d、3d和28d龄期的水化程度分别达到48.3%、57.6%和75.3%.XRD及SEM-EDS分析表明在最佳铝硫比1d、3d龄期时水化产物就已大量形成,结构致密.     

铝酸盐水泥对硅酸盐水泥性能及浆体结构的影响

研究了铝酸盐水泥(质量分数0.25以内)与硅酸盐水泥混合体系的凝结时间、力学性能和干燥收缩率,并采用量热仪、X射线衍射仪、环境扫描电镜探讨了这些物理力学性能产生差异的原因.研究表明,随着铝酸盐水泥掺量的增加,混合体系的凝结时间不断缩短,力学强度先略升(6%左右时达到最高)后大幅降低,干燥收缩不断增加.少量铝酸盐水泥的掺入,对硅酸盐水泥的水化影响不大,仅造成水化早期浆体钙矾石的生成量微增;但掺量超过一定值时,将显著延缓硅酸盐水泥的水化,浆体中钙矾石不断转化为单硫型水化硫铝酸钙,非稳态水化铝酸钙也逐步发生晶型转变,从而导致微结构明显劣化.     

低水灰比对硅酸盐水泥水化程度的影响

研究了低水灰比硅酸盐水泥的水化程度,并利用XRD和SEM分析了硬化水泥浆体的微观结构。结果表明在低水灰比条件下,水泥的水化程度较低,其硬化水泥浆体中存在较多的未水化水泥;同时由于自身的密实性增强和体系的低孔隙率,使水泥水化产物的结晶、生长情况也受到影响。     

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。     

矿渣改性硬石膏基胶结材水化硬化研究

通过硬石膏水化率、水化温升、液相离子浓度测定,结合宏观性能试验,对硬石膏基胶结材水化硬化历程,硫酸盐激发剂作用机理,矿渣对硬石膏的改性作用等进行了研究.结果表明:硫酸盐促进硬石膏溶解,提高液相浓度和过饱和度,加快二水石膏晶体成核与生长速率;矿渣水化形成钙矾石与水化硅酸钙等水硬性矿物,使硬石膏硬化体强度与耐水性提高,矿渣水化与硬石膏水化相互促进;采用硫酸盐激发、矿渣改性的硬石膏基胶结材具有强度较高、耐水性较好、干缩率较小的特点,其水化硬化经历了快速溶解反应期、水化潜伏期、加速水化期、稳定水化期和缓慢水化期等5个阶段.胶结材凝结时间取决于潜伏期,加速水化期和稳定水化期是硬化体结构致密和强度发展的主要阶段.     

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。     

Q相-CaO.Al2O3-12CaO.7Al2O3系列新型水泥水化性能研究

对Q相-CA-C12A7系列新型水泥的水化性能进行实验。结果表明:Q相-CA-C12A7系列新型水泥具有早期强度高,中、后期强度发展快且不倒缩的特点。加入石膏后,这种水泥各龄期的强度有所下降。含有微量铁相的这种水泥仍具有以上性质     

用锰矿渣试制硫铝酸盐型快硬早强水泥

本文根据木圭锰矿渣化学成分特点和硫铝酸盐水泥熟料各矿物的化学组成和性质,合理地设计该水泥熟料的矿物组成、碱度系数和铝硫此,并掺用其他原料进行了配料。通过对不同煅烧温度下获得的熟料的x 衍射分析数据及参考有关资料,确定料方的煅烧温度,并对试制出的水泥进行了物理检验。结果表明,该水泥具有快硬早强和强度稳定的特点,达到了425~#硫铝酸盐型快硬早强水泥的各项指标。该研究表明该矿渣完全可以用来生产快硬早强硫铝酸盐水泥。