硫铁铝酸钡钙系列矿物

以含钡硫铝酸盐水泥的主要矿物C2.75B1.25A3(?)(1.75CaO·1.25BaO·3Al2O3·CaSO4)为基础,用分析纯化学试剂Fe2O3中的Fe离子对C2.75B1.25A3(?)中的Al离子进行取代,合成了一种新的水泥矿物——硫铁铝酸钡钙系列矿物。通过差热-热重分析研究其最佳烧成。利用X射线衍射仪和扫描电镜对熟料矿物组成及结构进行分析。结果表明:硫铁铝酸钡钙矿物的晶粒尺寸在2μm左右。Fe的摩尔组成可在0-1.25之间,最佳取代值为0.25,此时水泥的1,3d强度均提高。28d强度达到90.0MPa。     

CaF2对硫铝酸钡钙矿物形成过程的影响

采用X射线衍射、扫描电镜和差热-热重分析等测试方法研究了CaF2对硫铝酸钡钙矿物2.75CaO·0.25BaO·3Al2O3·BaSO4(C2.75B1.25A3ˉS)形成过程的影响,并对高温固相反应过程中出现的物相进行了初步分析.结果表明CaF2加速了CaCO3的分解,降低了C2.75B1.25A3ˉS的形成温度.当温度低于1 300℃时,CaF2可能促进C2.75B1.25A3S的形成及结晶,并同时伴随着氟铝酸盐矿物11CaO·7A12O3·CaF2的生成.另外,CaF2对C275B1.25A3S的高温分解没有明显的影响.     

贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化硬化过程

贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的矿物组成主要有C2S、C2S、C3A、C4AF和C2.75B1.25A3S,其早期和长期强度均较高。研究水泥水化放热速率的结果表明：石膏掺量为10％的贝利特一硫铝酸钡钙水泥（BS）,预诱导期阶段水化放热速率高,诱导期持续时间长,加速期曲线峰型尖锐。石膏掺量不同时水化放热量总量基本相同,均介于硅酸盐水泥（PC）和贝利特水泥（BE）之间。该水泥水化产物主要有含钡AFt、CH、C—S—H凝胶及少量CAH10C3AH6等,相同龄期时比贝利特水泥水化程度高,水化铝酸钙转化为AFt的量较多。其早期水化程度略低,水化程度增进率高,15d左右就超过了硅酸盐水泥,且各龄期水化程度和水化速度都远远超过贝利特水泥。     

高硅酸二钙含钡硫铝酸盐水泥研究

通过研究含钡硫铝酸盐水泥的强度随硫铝酸钡钙矿物减少和硅酸盐矿物β-C2S矿物含量增加的变化情况,找出含钡硫铝酸盐水泥熟料的强度随矿物组成的变化规律,并寻找该水泥综合性能最优的β-C2S含量.实验结果表明,当C2S质量分数达到52%时,含钡硫铝酸盐水泥还具有较高的强度,其烧成温度为1350℃.含钡硫铝酸盐水泥3d到28d的强度增长率为14%,当C2S的质量分数到达52%时,3d到28d的强度增长率为23.3%.通过X射线衍射,扫描电子显微镜及能谱分析等手段对此配料点水泥矿物的水化机理及其水化过程进行了探讨.     

MgO对阿利特-硫铝酸钡钙水泥组成结构的影响

主要研究了MgO对阿利特-硫铝酸钡钙水泥组成结构的影响.通过XRD、SEM-EDS等测试分析表明,含有适量的MgO可改善生料的易烧性,促进f-CaO的吸收,促进C3S及C2.75B1.25A3-S两种主要矿物的形成,有利于其在体系中的共存;并在本实验中初步确定了在MgO掺量为5.0％,煅烧温度为1380℃其性能最佳.本...     

贝利特-硫铝酸钡钙水泥的煅烧及其性能

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1 350℃,保温时间为90min,冷却方式是急冷.同时发现,水泥中石膏的最佳掺量为5%(质量分数).所制备的贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3 d和28 d抗压强度分别为26A MPa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.     

贝利特-硫铝酸钡钙水泥的制备技术与力学性能

用正交试验法选择熟料率值和硫铝酸钡钙掺量为影响因素,研究了贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的制备技术和力学性能。研究结果表明,贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的最佳煅烧温度为1380℃,最佳组成为铝率为1.1,硅率为2.9,石灰饱和系数为0.81,硫铝酸钡钙掺量为9%。在最佳条件下制备的贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3d和28d抗压强度分别达到20MPa和80MPa展现了良好的力学性能。利用XRD,SEM-EDS等测试手段分析了该水泥熟料的组成和结构。     

贝利特-硫铝酸钡钙水泥性能的试验研究

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。     

硫铝酸锶钙矿物的研究

以硫铝酸盐水泥的主要矿物的硫铝酸钙(C4A3)为基础,用Sr2+对C4A3中的Ca2+进行取代,合成了新的水泥矿物——硫铝酸锶钙系列,研究了该系列矿物试样煅烧后的强度发展规律。结果表明:硫铝酸锶钙系列矿物试样经1300℃煅烧后的抗压强度明显高于硫铝酸钙,抗压强度最大的矿物组成为Ca1.50Sr2.50A3,其3d和28d抗压强度分别为76.6MPa和89.6MPa,用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和差热分析仪等对熟料的形成和水化机理进行了初步分析,发现硫铝酸锶钙矿物水化产物主要是钙钒石(AFt),水化铝酸一钙(CAH10),Ca(OH)2以及Al2O3(aq)。     

矿渣对阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化硬化过程的影响

通过对水泥力学性能、水化速率和水泥硬化浆体孔结构的测定,结合XRD、SEM分析,研究了矿渣对阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化硬化过程的影响。研究结果表明:掺入矿渣后,水泥的早期强度下降幅度较大,但后期强度下降幅度较小。在试验掺量范围内,当矿渣掺量为20%时,该水泥各龄期抗压强度下降幅度最小,其后期抗压强度接近纯熟料水泥;加入矿渣后,水泥水化热明显降低,矿渣在受到碱激发与硫铝酸盐双重激发作用下发生二次水化反应,使水泥水化速率有一定增加而出现第三个放热峰;矿渣二次水化反应有效地改善了硬化水泥浆体的孔结构,使水泥后期强度逐渐增加。     

硫铝酸盐水泥化学需水量的计算

计算了贝特－硫铝酸盐－铁酸盐熟料与终磨时加入的石膏完全水化时所需的化学需水量（简称ＣＷＤ）,给出了一系列反应式来预测ＣＷＤ,这些工作需要大量的熟料化学分析,将其转化称准矿物组成,还需要丰富的水化机理方面的知识。还做了敏感性研究以找出需水量与水化作用的关系。化学需水量对石膏含量非常敏感,特别在质量分数质量０～３９％范围内,以水灰经ｍ（ｗ）／ｍ（ｃ）表示（包含石膏中的水）,当石膏质量分数由０增至３０％     

混合材对铁铝和硫铝酸盐复合水泥强度及孔隙率的影响

研究了不同混合材在不同掺量条件下铁铝和硫盐复合水泥的强度发展。结果表明，掺入粉煤灰、石灰石和煤矸石混合材后，强度性能下降比硅酸盐水泥明显，原因是水泥浆体孔溶液的ｐＨ值较低，反应的热力学驱动大小。在６０℃条件下干燥６ｈ可对比测定钙矾石系统的孔隙率     

C_3S早期水化的热力学研究

本文通过热力学分析方法对水泥熟料矿物C_3S的早期水化进行了研究,结果表明,C_3S浆体的液相不具备发生一致溶——沉淀反应生成水化产物的条件。C_3S遇水首先进行的是不一致溶过程,溶解机理与液相pH值有关,水化产物CSH凝胶通过液相中的Ca~(++)、OH~-或H_2O与颗粒表面的“半固相”硅酸离子直接反应而形成。本文还对目前尚未清楚的C_3S液相中各种离子浓度变化的原因进行了探讨,并发现随着C_3S水化过程的进行,液相pH值提高是水化产物CSH凝胶由低碱型向高碱型转变的驱动力。     

铁铝酸钙的早期水化

研究了掺有少量异组份的C_6AF_2、C_4AF和C_6A_2F的水化活性,早期水化热及c(?)H_2和(或)CH存在条件下的早期水化特性,讨论了石膏的缓凝机理。结果表明,掺有异组份的C_6A_2F具有高的水化活性及快凝快硬性能;石膏延缓水化的作用主要取决于铁相矿物的水化活性及AFt包裹层的状况。     

复合使用高效减水剂与缓凝剂对水泥水化历程的影响

用直接测温法及X射线衍射技术,系统研究了萘系、氨基磺酸盐系及聚羧酸盐系3种高效减水剂,三聚磷酸钠及糖钙2种缓凝剂及复合使用高效减水剂与缓凝剂对水泥水化热、水化温峰、温峰出现时间及不同水化龄期Ca(OH)2和钙矾石(ettringaite,AFt)生成量等方面的影响.结果表明:单掺高效减水剂使水化温峰升高,温峰出现时间延迟,水化热及温峰时的Ca(OH)2生成量增加.单掺缓凝剂使水化温峰降低,温峰出现时间大幅度延迟,水化热及温峰时的Ca(OH)2生成量明显减少.复合使用高效减水剂与缓凝剂时,由于协同效应,使高效减水剂的分散作用及缓凝剂的缓凝作用同时得到加强.与单掺缓凝剂相比,复掺后水泥水化温峰出现的时间进一步延迟,水化温峰进一步降低,水化热及水化温峰时Ca(OH)2生成量进一步减少;但是,外加剂对AFt生成量影响不大.     

掺杂Cr_2O_3,MgO对C_4A_3形成及水化性能影响的研究

研究了掺杂Ｃｒ２Ｏ３,ＭｇＯ对Ｃ４Ａ３Ｓ矿物形成及水化性能的影响．结果表明,在１３００℃保温１ｈ的煅烧条件下,掺加一定量的ＭｇＯ能促进Ｃ４Ａ３Ｓ的形成,而Ｃｒ２Ｏ３则有稳定过渡产物ＣＡ的作用,从而减慢Ｃ４Ａ３Ｓ的形成速度;在１３００℃保温３ｈ的煅烧条件下,掺加Ｃｒ２Ｏ３,ＭｇＯ均能使Ｃ４Ａ３Ｓ的形成量增加．掺杂使Ｃ４Ａ３Ｓ晶体主要以四方晶系的结构形式存在．在本实验条件下,掺杂可提高Ｃ４Ａ３Ｓ的水化反应活性,其原因归结为晶体结构的畸变．     

磷酸钙骨水泥的水化放热行为

深入研究了由磷酸四钙（tetracalcium phosphate,TECP)和无水磷酸氢钙（dicalcium phosphate anhydrous,DCPA)组成的磷酸钙骨水泥（calcium phosphate cement,CPC)水化反应过程的放热行为及其影响因素。CPC的水化反应是放热反应,整个反应经历初始期、诱导期、加速反应期、减速反应期及终止期5个时期。引入羟基磷灰石（hydroxyapatite,HAP)晶种可使诱导期缩短,反应峰前移,且在25℃时引入晶种的影响较37℃时更为明显,这是由于晶种的引入降低了异相成核的活化位能的缘故。提高温度不仅使反应峰前移,而且使反应峰明显增大,由此计算出反应活化能为176kJ/mol。原料颗粒大小及钙磷比对水化反应影响很大,降低TECP的粒径及样品的钙磷比会使反应速度明显加快,且使反应峰大大提前,由25℃时n(Ca)/n(P)为1．5和1．67时的水化反应热可以计算出磷酸四钙和缺钙羟基磷灰石（calcium-deficient hydroxyapatite,CDHA)的标准摩尔生成焓分别为－5908kJ/mol和－11119kJ/mol。     

矿渣粉、高钙灰及其改性材料对水泥早期水化进程的影响

通过水泥化学收缩和水化热测试方法研究了矿渣粉、高钙灰和脱硫石膏、煅烧脱硫石膏、硫酸钠等改性材料对水泥浆体早期水化进程的影响,同时与不同试样的早期强度进行对比分析.50%的矿渣粉和高钙灰替代水泥后显著降低塑性阶段的化学收缩和早期强度,但对硬化后的化学收缩影响不大,矿渣粉与高钙灰按照适当比例复合对降低塑性阶段化学收缩的作用更明显,有利于降低塑性开裂;脱硫石膏和元明粉对早期化学收缩影响不大.矿渣粉、高钙灰替代50%水泥后明显降低第2放热峰并增加1个第3放热峰,纯矿渣粉的第3放热峰较高,复掺20%高钙灰后第3放热峰降低并且出现时间延后,复掺30%高钙灰使第2放热峰也降低,水化热显著减少;脱硫石膏或煅烧脱硫石膏延缓水化反应进程而对总体反应程度影响不大;水化热实验结果显示硫酸钠促进早期水化反应的作用明显.结果表明:采用20%高钙灰替代矿渣粉对早期水化程度和初始结构建立影响不大,脱硫石膏或煅烧脱硫石膏作激发材料能够分散早期的集中放热而对总体水化进程影响不大;水化热对水化过程的反映比化学收缩更清晰和更准确.     

减水剂对水泥水化行为的影响

研究了木素磺酸钙(calcium lignosulfonate,CLS)、氨基磺酸高效减水剂(amino-sulfonic based superplasticizer,ASP)、萘磺酸甲醛缩合物(sulfonated naphthaleneformaldehyde,FDN)和三聚氰胺脲醛树脂(sulfonated melamine urea formaldehyde resin,SMUF)4种减水剂对水泥水化行为的影响.结果表明:随着CLS和ASP掺量(质量分数)的增加,水泥水化温峰出现的时间延迟,温峰值降低,达到稳定水化程度所需的时间增加.FDN和SMUF则对水化温峰值、温峰出现和达到稳定水化程度所需的时间影响不大.4种减水剂均可提高水泥水化初始期的水化速率和延长诱导期.FDN对初始期水化速率的提高作用最强,当FDN的掺量为0.6%时,第一水化速率峰为60 kJ/(kg·h),而空白样仅为12 kJ/(kg·h).水化初始期后,CLS可以显著延长水化诱导期和降低其第二水化速率峰值,当CLS的掺量从0增加到0.6%时,水泥水化诱导期由¨h延长到40h,第二水化速率峰由49.8 kJ/(kg·h)降低到29.5 kJ/(kg·h).而ASP的掺量为0.6%时,则水泥水化诱导期由7 h延长到29 h,但不降低第二水化速率峰值.FDN对第二水化速率峰的出现有轻微的延迟作用,SMUF也可延迟第二水化速率峰的出现,却一定程度提高了第二水化速率峰值.减水剂对水泥颗粒的分散作用和对水化产物生成的影响是其对水化行为影响的主要原因.