含硫铝酸盐的高胶凝性硅酸盐水泥熟料体系的探析.ppt

含硫铝酸盐的高胶凝性硅酸盐水泥熟料体系的研究学生：唐晶晶张亚楠目录概述硫铝酸钙和硫铝酸钡钙单矿物的研究掺加杂质对含硫铝酸盐硅酸盐水泥熟料烧成的影响含硫铝酸盐硅酸盐水泥熟料的组成设计和杂质影响含硫铝酸盐矿物的硅酸盐水泥的特性含硫铝酸盐硅酸盐水泥对粉煤灰的激发作用及机理研究的主要结论概述含硫铝酸盐矿物硅酸盐水泥熟料在水泥熟料中引入非硅酸盐类高胶凝性矿物（如：硫铝酸钙C4A3S或硫铝酸钡钙），取代或部分取代硅酸盐水泥熟料中C3A，形成新的高胶凝性熟料矿相体系：含硫铝酸盐硅酸盐水泥熟料，或称阿利特-硫铝酸盐水泥熟料，以获得能够用于高性能水泥制备的高胶凝性熟料。该水泥熟料的主要矿物是硅酸三钙、硅酸二钙、无水硫铝酸钙。？含硫铝酸盐矿物硅酸盐水泥熟料具有传统硅酸盐水泥的特性、硫铝酸盐水泥的快速水化和硬化的性质，同时还具有早强和硬化时体积收缩小的性能，对混合材尤其是粉煤灰具有超强激发作用。该熟料形成温度低、烧成热耗降低10%以上。熟料3d抗压强度可明显提高，28d可以保持很高的抗压强度。这一研究已经向国内多家企业成功进行转化，取得了良好的效果。当前制备硫铝酸盐矿物硅酸盐水泥熟料最关键的科学技术问题是：硫铝酸钙与C3A两者的共存温度范围较窄，扩大两者的共存温度范围是该熟料的主要研究热点。硫铝酸钙和硫铝酸钡钙单矿物的研究硫铝酸钙的形成动力学C4A3S矿物的形成反应是固--固相反应，由于固相反应涉及相界面的化学反应和物质的传输，因此，反应的化学组成、结构状态以及温度、压力等影响晶格活化和物质传递的因素均会影响反应过程，故反应速率受到诸多因素的影响。研究表明C4A3S形成过程是由界面化学反应机制控制且符合F（α）=1-（1-α）1/3=Kt方程动力学关系的lnk=1/T关系曲线。硫铝酸钡钙单矿物的特性按3:3:1的比例合成硫铝酸钡钙矿物，其晶体尺寸多为60—80um，晶体外形是菱形十二面体，属立方体心格子构造。矿物分解温度较高，为含硫铝酸盐硅酸盐水泥的制备提供了有利的煅烧条件，有利于扩大阿利特和硫铝酸盐共存温度范围。硫铝酸钡钙矿物具有突出的快硬早强特性。CaF2对硫铝酸钡钙矿物形成机制的影响在适量的CaF2的作用下，在1000℃时可少量形成硫铝酸钡钙矿物；1200℃时，随着CaF2掺量的增加矿物的特征峰对应的晶面间距d增大；1300℃时，矿物衍射强度继续增大，CaF2掺量为1.5%时d值达到最大；1350℃时，无CaF2的样品中物相主要是硫铝酸钡钙矿物，在CaF2存在的样品中生成少量C11A7·CaF2；1400℃保温2h，硫铝酸钡钙矿物缓慢分解。掺加杂质对含硫铝酸盐硅酸盐水泥熟料烧成的影响研究表明，掺加萤石、硫酸钡、钢渣、CuO、ZnO、Fe2O3都会对含硫铝酸盐硅酸盐水泥熟料烧成造成影响。熟料中CaF2有其适用的范围，CaF2过高时会影响熟料强度；生料中硫酸钡过多对水泥强度发展不利；少量的CuO或ZnO可促进熟料中f-CaO的吸收，明显改善含硫铝酸盐硅酸盐水泥生料的易烧性，促进含硫铝酸盐硅酸盐水泥熟料的形成。随着CuO、ZnO含量的增加，熟料块的颜色加深，呈灰黑色，说明液相量增多，试样致密，体积收缩大。增加Fe2O3，可降低液相的形成温度，增加液相量，进而促进C3S矿物的形成，但在温度一定时，随着Fe2O3含量的增加硫铝酸盐矿物含量降低，因此，在工业上生产含硫铝酸盐硅酸盐水泥熟料时，应严格控制生料中Fe2O3的含量。含硫铝酸盐硅酸盐水泥熟料的组成设计和杂质影响组成设计利用正交试验方案，借助于反应标准吉布斯自由能的分析，结合试验研究，并考虑煅烧过程中动力学因素的影响，找出最佳组成关系。SO3、BaO及CaF2对熟料煅烧和性能的影响研究表明，SO3和BaO的适宜过掺量值是理论含量的50%，此时的熟料具有较好的力学性能。熟料中硫铝酸钡钙矿物的衍射峰较为规则，形成量增加；CaF2在体系中适宜掺量是0.6%；在SO3、BaO及CaF2适宜掺量条件下，制备的含硫铝酸盐硅酸盐水泥净浆的1d抗压强度超过27MPa,3d和28d抗压强度分别达到70MPa和119MPa，展现出良好的早期强度，且后期强度稳定增长。含硫铝酸盐矿物的硅酸盐水泥的特性含硫铝酸盐硅酸盐水泥性能含硫铝酸盐的熟料有利于粉煤灰水泥强度的发挥。石灰石的存在与否，矿渣、粉煤灰的掺入对水泥的影响趋势是一致的，即该熟料与粉煤灰的相容性优于矿渣，尤其是在有石灰石存在的条件下粉煤灰对水泥28d抗折强度的作用更为明显。含硫铝酸盐硅酸盐水泥的水化特性粉煤灰在含硫铝酸盐硅酸盐水泥体系中表现的反应活性大于矿渣，即含硫铝酸盐硅酸盐水泥对粉煤灰的激发作用强于对矿渣的激发作用。另外，研究还发现水化程度或水化速率含硫铝酸盐高钙粉煤灰水泥＞含硫铝酸盐普通粉煤灰水泥＞含硫铝酸盐硅酸盐水泥含硫铝酸盐硅酸盐水泥水化特征及浆体组成