MgO對貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥煅燒和性能的影響

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

選擇熟料率值和硫鋁酸鋇鈣摻量為影響因素,通過正交試驗研究了貝利特—硫鋁酸鋇鈣水泥的合成條件和力學性能,并利用xrd、sem-eds等測試手段分析了該水泥熟料的組成和結構。結果表明:煅燒溫度為1320℃時,制備貝利特—硫鋁酸鋇鈣水泥熟料最優(yōu)化組合為鋁率1.4,硅率2.3,石灰飽和系數(shù)0.77,硫鋁酸鋇鈣礦物的質量分數(shù)為9%。在此條件下該水泥的3d和28d抗壓強度分別達到11.4mpa和64.8mpa,展現(xiàn)了良好的力學性能。

試驗研究了貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的性能,結果表明:該水泥具有較高的早期強度和長期強度,當其石膏摻量為10%時,3d、7d、28d和90d凈漿抗壓強度分別達到了45.0、61.9、82.1和85.6mpa。該水泥安定性良好,抗?jié)B能力強,抗硫酸鹽侵蝕能力強,其抗蝕系數(shù)大于1。該水泥在水化早期(14d內)膨脹率增加較快,而水化后期膨脹趨于穩(wěn)定,且隨石膏摻量的增加,其膨脹率逐漸增加。

選擇熟料率值和硫鋁酸鋇鈣摻量為影響因素,采用正交試驗法研究了貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥熟料的合成條件和力學性能.研究結果表明,貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥熟料的最佳組成為:硅率為2.9,鋁率為1.1,石灰飽和系數(shù)為0.81(均為質量比),硫鋁酸鋇鈣摻量為9%(質量分數(shù)),適宜的煅燒溫度為1380℃.在最佳條件下合成的貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的3,28,90d抗壓強度分別達到了23.8,80.9,97.4mpa,展現(xiàn)了良好的力學性能.利用xrd,sem-eds和巖相分析等測試手段分析了該熟料的組成和結構.

研究了石膏對貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥強度和硬化漿體結構的影響。結果表明:貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥熟料的礦物組成主要有c3s、c2s、c3a、c4af和c2.75b1.25a3s;當水泥中石膏摻量為10%時,貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的3d、7d、28d和90d抗壓強度分別達到了45.0、61.9、82.1和85.6mpa;貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的水化產物主要有aft、ca(oh)2、c-s-h凝膠等,隨石膏摻量的增加,aft的數(shù)量逐漸增加,水化后期的ca(oh)2數(shù)量逐漸減少。用xrd和sem來分析硬化水泥漿體組成和結構。

貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥熟料的礦物組成主要有c3s、c2s、c3a、c4af和c2.75b1.25a3,其早期和長期強度均較高。研究水泥水化放熱速率的結果表明:石膏摻量為10%的貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥(bs),預誘導期階段水化放熱速率高,誘導期持續(xù)時間長,加速期曲線峰型尖銳。石膏摻量不同時水化放熱量總量基本相同,均介于硅酸鹽水泥(pc)和貝利特水泥(be)之間。該水泥水化產物主要有含鋇aft、ch、c-s-h凝膠及少量cah10、c3ah6等,相同齡期時比貝利特水泥水化程度高,水化鋁酸鈣轉化為aft的量較多。其早期水化程度略低,水化程度增進率高,15d左右就超過了硅酸鹽水泥,且各齡期水化程度和水化速度都遠遠超過貝利特水泥。

通過水化程度測試、抗壓強度測試、xrd及sem分析,研究了養(yǎng)護溫度對貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化程度、力學性能和水化產物的組成及其結構的影響,并將實驗結果與普通硅酸鹽水泥的相關性能進行比較。結果表明:養(yǎng)護溫度對貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的早期水化影響較大,適當提高養(yǎng)護溫度對貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的早期水化具有顯著的促進作用,而對后期水化影響較小。養(yǎng)護溫度從5℃提高到35℃時,該水泥3d水化程度由31.57%提高到62.56%,水化3d抗壓強度由28.1mpa增強到52.7mpa。與普通硅酸鹽水泥相比,貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥早期抗壓強度受養(yǎng)護溫度的影響更大。

研究了萘系減水劑(fdn)和聚羧酸減水劑(sr3)對阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥凝結時間及抗壓強度的影響,并采用xrd和sem等測試方法分析和探討了其作用機理。結果表明:減水劑fdn和sr3與阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥相容性良好,減水效果明顯;兩種減水劑對該水泥初凝時間影響不大,而終凝時間明顯縮短;同時,當減水劑摻量適當時,提高了水泥的強度。

研究礦渣摻量對阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥性能的影響,當質量分數(shù)摻量為10%時,阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥3d、28d的強度分別達到44.5mpa和77.6mpa。采用xrd、sem等方法研究阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化產物的組成、結構和形貌,并對該水泥的水化機理進行探討。結果表明:當?shù)V渣摻量質量分數(shù)為10%時,促進了該水泥的水化,有利于水泥強度的提高。

貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥是一種新型膠凝材料,與貝利特水泥相比,該水泥的水化速度快,凝結時間短,需水量少,耐腐蝕性好。闡述硫鋁酸鋇鈣礦物、貝利特水泥和貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的水化機制。結果表明:適當增加石膏摻量可使貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的水化速度加快,增加鈣礬石(aft)在水化早期的形成數(shù)量,有利于水泥早期強度的提高;貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的水化產物與硅酸鹽水泥相同,但其鈣礬石的含量增多,氫氧化鈣的含量降低。該水泥早期水化速率低于硅酸鹽水泥水化速率,水化放熱量減少。

管宗甫等：雜質離子在水泥熟料礦物阿利特中的固溶·467· 第35卷 第35卷第4期 貝利特–硫鋁酸鋇鈣水泥的微觀結構和力學性能 張衛(wèi)偉，蘆令超，崔英靜，常鈞，程新 (濟南大學材料科學與工程學院，濟南250022) 摘要：貝利特–硫鋁酸鋇鈣水泥是一種新型的水泥材料，通過在貝利特熟料礦物體系中引入硫鋁酸鋇鈣礦物，達到提高貝利特水泥早期強度的目的。 研究了過量摻加so3和bao對貝利特–硫鋁酸鋇鈣水泥性能的影響。研究結果表明：熟料中so3和bao最佳過摻量(質量分數(shù))分別為50%和80%，制 得的貝利特–硫鋁酸鋇鈣水泥的3d和28d抗壓強度分別達到27.0mpa和85.6mpa，展現(xiàn)了良好的力學性能。so3和bao的摻入促進了硫鋁酸鋇鈣礦 物的形成，同時對阿利特在低溫下形成及對貝利特礦物的活化起到了重要作用。 關鍵詞：

**資訊http://www.***.*** **資訊http://www.***.*** **資訊http://www.***.*** **資訊http://www.***.*** **資訊http://www.***.*** **資訊http://www.***.***

研究了熟料礦物組成、石膏摻量和環(huán)境溫度等對阿利特—硫鋁酸鋇鈣水泥漿體的流變性和砂漿干縮性的影響。結果表明:阿利特—硫鋁酸鋇鈣水泥的新拌漿體屬于bingham型流體,水泥漿體的屈服應力和黏度受熟料中硫鋁酸鋇鈣礦物含量變化的影響較大,隨石膏摻量的增加和環(huán)境溫度的增高而減小;阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥具有一定的微膨脹性能,其砂漿的干縮性能優(yōu)于硅酸鹽水泥砂漿。在水泥中摻入礦渣可以提高阿利特—硫鋁酸鋇鈣水泥的致密度,改善其干縮性能。

用正交試驗法選擇熟料率值和硫鋁酸鋇鈣摻量為影響因素,研究了貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥熟料的制備技術和力學性能。研究結果表明,貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥熟料的最佳煅燒溫度為1380℃,最佳組成為鋁率為1.1,硅率為2.9,石灰飽和系數(shù)為0.81,硫鋁酸鋇鈣摻量為9%。在最佳條件下制備的貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的3d和28d抗壓強度分別達到20mpa和80mpa展現(xiàn)了良好的力學性能。利用xrd,sem-eds等測試手段分析了該水泥熟料的組成和結構。

用正交試驗方法研究了不同硫鋁酸鋇鈣(c2.75b1.25a3-s)礦物含量的阿利特(c3s)-硫鋁酸鋇鈣水泥組成與性能.研究結果表明:阿利特和硫鋁酸鋇鈣礦物可以在同一熟料體系中共存;硫鋁酸鋇鈣礦物的最佳含量為8.0%(質量分數(shù),下同);阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥熟料最佳礦物組成為:8.0%c2.75b1.25a3-s,61.6%c3s,14.7%c2s,5.1%c3a,10.5%c4af;在最佳礦物組成條件下制備的阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的1,3,28d抗壓強度分別為39.8,77.5,85.0mpa,展現(xiàn)了良好的早期力學性能.借助于xrd和sem-eds分析,研究了阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥熟料的組成和結構.

通過對水泥漿體凝結性能、力學性能和孔結構的測定,結合掃描電鏡分析和差熱-熱重分析,研究了礦渣摻量對阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥漿體硬化漿體結構和性能的影響。結果表明:隨著礦渣摻量的增加,水泥的凝結時間延長,水化熱減少,早期抗壓強度下降。但其后期抗壓強度已接近或超過了純水泥的抗壓強度,摻入礦渣對水泥的后期抗壓強度影響不大。硬化水泥漿體中的ca(oh)2含量隨水化齡期的延長而增加,并隨礦渣摻量的增加而降低。礦渣的活性效應和填充效應有效地改善了硬化水泥漿體的微觀結構和孔結構,從而使水泥的力學性能有所提高。

用化學純試劑為原料,研究了caf2對阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥熟料礦物形成過程及水泥性能的影響。實驗設計將具有早強性能的硫鋁酸鋇鈣礦物引入到硅酸鹽水泥熟料礦物體系中,并取代其中的c3a礦相。實驗表明:適量的caf2能改善熟料的易燒性,促進f-cao的吸收和熟料礦物的形成。caf2質量摻量為0.5%~1%時,有利于提高水泥的早期力學性能。caf2質量摻量超過1.5%時,生成氟鋁酸鹽c11a7.caf2,且不利于c3s和硫鋁酸鋇鈣礦物形成。xrd和sem-eds分析表明,在該礦物體系中,含有阿利特、貝利特和少量硫鋁酸鋇鈣礦物。這說明硫鋁酸鋇鈣礦物能夠和硅酸鹽水泥熟料礦物復合并共存。

用正交試驗法選擇熟料率值和煅燒溫度為影響因素,研究了阿利特硫鋁酸鋇鈣水泥熟料的合成條件與力學性能,并與相同組成的硅酸鹽水泥的性能進行比較。結果表明:當硫鋁酸鋇鈣礦物的質量分數(shù)為6.0%時,與其復合的硅酸鹽水泥熟料的優(yōu)選硅率、鋁率和石灰飽和系數(shù)分別為2.5,1.5和0.92,適宜的煅燒溫度為1380℃左右。在上述條件下制備的阿利特硫鋁酸鋇鈣水泥1d和3d的抗壓強度分別達到20mpa和60mpa,比相同組成硅酸鹽水泥的早期強度明顯提高,其28d的抗壓強度與硅酸鹽水泥的持平。利用x射線衍射、掃描電鏡與能譜分析等測試手段分析了阿利特硫鋁酸鋇鈣水泥熟料的組成和結構。

利用前期合成的阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥,應用xrd、sem-eds等研究了隨石膏摻量的改變對新型膠凝材料阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化程度及水化漿體組成的影響.研究結果表明:隨石膏摻量增加,水化漿體的水化程度大致趨勢是先增加后降低;阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥最佳鋁硫比為1.0/1.0,此時硬化漿體在標準稠度加水量下1d、3d和28d齡期的水化程度分別達到48.3%、57.6%和75.3%.xrd及sem-eds分析表明在最佳鋁硫比1d、3d齡期時水化產物就已大量形成,結構致密.

該文研究了不同的減水劑對阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥強度的影響,研究結果表明:萘系減水劑和聚羧酸減水劑都對提高阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥抗壓強度有重要作用。減水劑的摻量不同,對阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥性能的影響也不同,該文找出了適合于該水泥的減水劑并確定了其最佳摻量,改善了阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的性能。

采用正交試驗的方法研究了阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的燒成制度。結果表明:對該熟料力學性能影響最大的因素是冷卻方式,其次是燒成溫度,影響程度最小的是保溫時間。該水泥的最佳燒成制度為:燒成溫度為1380℃,保溫時間為60min,冷卻方式為自然冷卻;同時,在最佳燒成條件下制備的阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的1d,3d,28d抗壓強度分別達到24.7mpa,52.5mpa,102.5mpa,展現(xiàn)出良好的力學性能。同時利用xrd和sem-eds對熟料礦物組成及結構進行了分析。

本文在試驗的基礎上,研究了阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土的抗?jié)B性能。采用對比試驗研究的方法,對不同水灰比的阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土各齡期抗氯離子滲透性進行了研究,并與相同配合比、相同齡期的普通混凝土進行比較,發(fā)現(xiàn)阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥混凝土在不同水灰比下,抗氯離子滲透性明顯優(yōu)于普通水泥混凝土。