利用工业原料合成阿利特硫铝酸钡钙水泥及其性能

用正交试验方法研究了不同硫铝酸钡钙(c2.75b1.25a3-s)矿物含量的阿利特(c3s)-硫铝酸钡钙水泥组成与性能.研究结果表明:阿利特和硫铝酸钡钙矿物可以在同一熟料体系中共存;硫铝酸钡钙矿物的最佳含量为8.0%(质量分数,下同);阿利特-硫铝酸钡钙水泥熟料最佳矿物组成为:8.0%c2.75b1.25a3-s,61.6%c3s,14.7%c2s,5.1%c3a,10.5%c4af;在最佳矿物组成条件下制备的阿利特-硫铝酸钡钙水泥的1,3,28d抗压强度分别为39.8,77.5,85.0mpa,展现了良好的早期力学性能.借助于xrd和sem-eds分析,研究了阿利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的组成和结构.

用正交试验法选择熟料率值和煅烧温度为影响因素,研究了阿利特硫铝酸钡钙水泥熟料的合成条件与力学性能,并与相同组成的硅酸盐水泥的性能进行比较。结果表明:当硫铝酸钡钙矿物的质量分数为6.0%时,与其复合的硅酸盐水泥熟料的优选硅率、铝率和石灰饱和系数分别为2.5,1.5和0.92,适宜的煅烧温度为1380℃左右。在上述条件下制备的阿利特硫铝酸钡钙水泥1d和3d的抗压强度分别达到20mpa和60mpa,比相同组成硅酸盐水泥的早期强度明显提高,其28d的抗压强度与硅酸盐水泥的持平。利用x射线衍射、扫描电镜与能谱分析等测试手段分析了阿利特硫铝酸钡钙水泥熟料的组成和结构。

采用正交试验方法研究了贝利特—硫铝酸钡钙水泥熟料的煅烧条件。实验表明:该水泥熟料的最佳煅烧温度为1350℃,保温时间为90min,冷却方式是急冷。同时发现,水泥中石膏的量佳掺量为5%(质量分数)。所制备的贝利特—硫铝酸钡钙水泥的3d和28d抗压强度分别为26.4mpa和80.4mpa,显示有良好的早期力学性能;石膏能促进该水泥的水化硬化,增加钙矾石在水化早期的形成数量,这是水泥早期强度提高的主要原因。对水泥熟料及其水化产物的组成、结构和形貌进行了分析。该水泥熟料的主要矿物组成为贝利特、阿利特和硫铝酸钡钙,主要水化产物有水化硅酸钙凝胶、钙矾石和氢氧化钙等。

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。

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—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。

研究了萘系减水剂(fdn)和聚羧酸减水剂(sr3)对阿利特-硫铝酸钡钙水泥凝结时间及抗压强度的影响,并采用xrd和sem等测试方法分析和探讨了其作用机理。结果表明:减水剂fdn和sr3与阿利特-硫铝酸钡钙水泥相容性良好,减水效果明显;两种减水剂对该水泥初凝时间影响不大,而终凝时间明显缩短;同时,当减水剂掺量适当时,提高了水泥的强度。

研究矿渣掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥性能的影响,当质量分数掺量为10%时,阿利特-硫铝酸钡钙水泥3d、28d的强度分别达到44.5mpa和77.6mpa。采用xrd、sem等方法研究阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化产物的组成、结构和形貌,并对该水泥的水化机理进行探讨。结果表明:当矿渣掺量质量分数为10%时,促进了该水泥的水化,有利于水泥强度的提高。

选择熟料率值和硫铝酸钡钙掺量为影响因素,采用正交试验法研究了贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的合成条件和力学性能.研究结果表明,贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的最佳组成为:硅率为2.9,铝率为1.1,石灰饱和系数为0.81(均为质量比),硫铝酸钡钙掺量为9%(质量分数),适宜的煅烧温度为1380℃.在最佳条件下合成的贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3,28,90d抗压强度分别达到了23.8,80.9,97.4mpa,展现了良好的力学性能.利用xrd,sem-eds和岩相分析等测试手段分析了该熟料的组成和结构.

本发明属于水泥的技术领域，特别涉及一种由硫铝酸钡钙矿物与阿利特矿物复合的阿利特-硫铝酸钡钙水泥。本发明公开了一种阿利特-硫铝酸钡钙水泥，其水泥熟料主要是由cbas—c3s—c2s—c3a—c4af组成的矿相体系，各矿物的重量百分比为：硫铝酸钡钙：3％～38％，硅酸三钙：30％～60％，硅酸二钙：15％～40％，铝酸三钙：3％～20％，铁铝酸盐：3％～20％。本发明的有益效果是，比普通的硅酸盐水泥具有烧成温度低、早期强度高、硬化速度快、成本低的优点。

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。

aluminum-richbelitesulfoaluminatecements:clinkeringandearlyagehydration m.carmenmartín-sede?oa,antonioj.m.cuberosa,ángelesg.delatorrea,gemaálvarez-pinazoa, luism.ordónezb,milengateshkic,miguela.g.arandaa,? adepartamentodequímicainorgánica,cristalografíaymineralogía,universidaddemálaga,29071málaga,spain bunidadtécnicadeinvestigacióndemateri

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c2.75b1.25a3s为55%,c3s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。

试验研究了贝利特-硫铝酸钡钙水泥的性能,结果表明:该水泥具有较高的早期强度和长期强度,当其石膏掺量为10%时,3d、7d、28d和90d净浆抗压强度分别达到了45.0、61.9、82.1和85.6mpa。该水泥安定性良好,抗渗能力强,抗硫酸盐侵蚀能力强,其抗蚀系数大于1。该水泥在水化早期(14d内)膨胀率增加较快,而水化后期膨胀趋于稳定,且随石膏掺量的增加,其膨胀率逐渐增加。

通过与硅酸盐水泥(portlandcement,pc)对比,研究了阿利特-硫铝酸钡钙水泥(alite-bariumcalciumsulphoaluminatecement,sabc)砂浆的力学性能和干缩性能。采用x射线衍射和扫描电镜对养护28dsabc砂浆水化产物的物相组成、形貌以及硬化砂浆的微观结构进行了分析和观察,用压汞法对硬化砂浆的孔结构进行了分析。结果表明:sabc砂浆具有较高的早期强度,添加适量掺合料的可以提高砂浆的强度,且添加矿渣的效果更显著。由于sabc的微膨胀性能,使其砂浆的干缩性能优于pc砂浆。用≤20%(质量分数,下同)矿渣和粉煤灰取代sabc后,可以减小砂浆的干缩率,当取代量超过20%后干缩率随之增大;与掺加矿渣的sabc砂浆的干缩率相比,加入粉煤灰的sabc砂浆干缩率较小。

研究了mgo对贝利特-硫铝酸钡钙水泥煅烧与性能的影响.结果表明:mgo可以促进c3s在低温下形成;so3的存在有利于mgo在贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料中的固溶;贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料具有较高的固溶mgo的能力,mgo含量达5.14%(质量分数)的贝利特-硫铝酸钡钙水泥的安定性良好,且3,28d抗压强度分别达到49.1,81.9mpa,展现了良好的力学性能;贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料较高的固溶mgo的能力,也有利于低品质高镁石灰石的应用.

采用化学纯试剂为原料,将硫铝酸钡钙矿物引入到贝利特熟料矿物体系中,合成了贝利特-硫铝酸钡钙水泥。本文主要研究了caf2对熟料矿物组成和水泥性能的影响。研究结果表明,caf2能够加快熟料中f-cao的吸收,促进c2.75b1.25a3s-矿物形成,提高水泥的早期强度。当caf2在熟料中的掺入量为0.6%时,贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3d和28d抗压强度分别达到26.8mpa和83.4mpa,展现了良好的力学性能。利用xrd,sem-eds和岩相分析等测试手段分析了水泥熟料的组成和结构。

目前国内研制成一种快硬、高强、可防辐射的硫铝钡钙水泥,这是一种含硫酸钡的硫铝酸盐水泥,由于内含钡金属元素,故具有良好的防辐射效果。这种水泥各龄期的强度比一般的硫铝酸盐水泥高出2～3倍,其早期强度较高。例如在标准状态下试验,该水泥单矿物强度3d可达644mpa,7d达到724mpa,28d最终为919mpa,因而水泥的1d强度可达525～625

研究了矿渣、粉煤灰和沸石粉对阿利特-硫铝酸钡钙水泥砂浆抗渗性能和抗cl-渗透性能的影响.采用xrd,sem对28d砂浆的水化产物物相组成和形貌进行了分析、观察;用压汞法对硬化砂浆的孔结构进行了分析.结果表明:在阿利特-硫铝酸钡钙水泥浆体中,掺和料的加入可以提高结构的致密性、抗渗性能和抗cl-渗透性能,3种掺和料对砂浆抗渗透性能的作用效果为:矿渣>粉煤灰>沸石粉,对抗cl-渗透性能的作用效果为:矿渣>沸石粉>粉煤灰.

在与相同配合比的普通硅酸盐水泥混凝土的对比试验中,采用抗渗试验和孔结构分析的方法,研究了阿利特-硫铝酸钡钙水泥混凝土的抗渗性能与水灰比的关系。结果表明,阿利特-硫铝酸钡钙水泥混凝土的相对抗渗系数与水灰比的关系与普通硅酸盐水泥混凝土类似,即随着水灰比的增大而增大;在相同配比和养护龄期条件下,该水泥混凝土的抗渗性能明显优于普通混凝土;阿利特-硫铝酸钡钙水泥混凝土中水化产物的粒径分布均匀,界面粘结状况较好,结构较为致密。

采用与普通硅酸盐水泥混凝土对比的方法,通过对阿利特-硫铝酸钡钙水泥混凝土试件经受高温作用时表观现象的观察分析和力学性能测试,详细研究了阿利特-硫铝酸钡钙水泥混凝土的耐火性能,探讨了该水泥混凝土在高温作用下的行为特征和性能变化规律。研究表明,高温作用下,阿利特-硫铝酸钡钙水泥混凝土内部水分的逸出比普通硅酸盐水泥混凝土阻力大,逸出温度滞后,爆裂现象略微严重;相同配合比下,经受600℃高温作用后,该水泥混凝土的剩余强度约为62%～68%,耐火性能较普通水泥混凝土好。

本文在试验的基础上,研究了阿利特-硫铝酸钡钙水泥混凝土的抗渗性能。采用对比试验研究的方法,对不同水灰比的阿利特-硫铝酸钡钙水泥混凝土各龄期抗氯离子渗透性进行了研究,并与相同配合比、相同龄期的普通混凝土进行比较,发现阿利特-硫铝酸钡钙水泥混凝土在不同水灰比下,抗氯离子渗透性明显优于普通水泥混凝土。

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。