低温烧成熟料生产的硅酸盐水泥的水化、硬化及其长期稳定性

应用X射线衍射仪、扫描电镜、热分析仪、高压水银测孔仪等测试手段测定了低温烧成熟枓的矿物组成及其配制的硅酸盐水泥的水化产物、液相的pH值和水泥石结构等。 低温烧成熟料的矿物组成是C_3S,C_2S、C_3A、C_4AF和少量的C_(11)A_7·CaF_2相。 低温烧成熟料生产的硅酸盐水泥的水化产物、水泥石结构、液相的pH值和普通硅酸盐水泥一致。水化产物主要是C-S-H凝胶、Ca(OH)_2和C_3A·3CaSO_4·32H_2O。 阐明了低温烧成熟料生产的硅酸盐水泥的强度发展和普通硅酸盐水泥一致,不锈蚀钢筋,长期稳定性可靠。     

早强矿物C_(11)A_7·CaF_2和C_4A_3及其对水泥性能的影响

一、前言六十年代以来,两个早强矿物——氟铝酸钙(C_(11)A_7·CaF_2)和硫铝酸钙(C_4A_3)相继发现。人们逐步把它们引到水泥熟料的矿物组成之中,得到早强快硬水泥。硅酸盐水泥中引进这两个矿物具有某些改性作用——加快凝结,提高早期强度。在生料配料时,把成分适当调整,并配入少量CaF_2、CaSO_4做矿化剂,可把烧成温度降到1300℃左右,同时也就得到这两个早强矿物。本文试图通过C_(11)A_7·CaF_2与C_4A_3某些性能差异来阐明它们的不同比例对水泥主     

硫铝酸盐水泥的研究

分别用X射线、差热、岩相、电子显微镜和化学分析等方法研究了不同温度下煅烧的不同铝硅比、碱度和铝硫比的硫铝酸盐水泥熟料的矿物形成规律,并研究了用这种熟料和矿物所配制的水泥系列的水化、硬化和性能。研究结果表明:在CaO-Al_2O_3-SiO_2-SO_3系统中,由于SO_3的作用可抑制C_2AS的形成;适当的煅烧温度可使2C_2S·CaSO_4分解,从而可以形成以C_4A_3S和C_2S为主要矿物的熟料。在用这一熟料配制水泥时,通过调节掺加二水石膏量的方法可以调节水泥浆体中钙矾石及其他水化相的形成时间和数量,从而获得早强、微膨胀、膨胀和自应力水泥系列。这一水泥系列已有工业规模的生产,硫铝酸盐自应力水泥用于制造自应力水泥压力管;硫铝酸盐微膨胀和早强水泥主要用于抢修、抗渗、负温等工程。     

2CaSO_4·K_2SO_4复盐对硅酸盐水泥熟料烧成及水化的影响

通过高温合成2CaSO_4·K_2SO_4复盐,再将其以不同掺量掺入Ca CO3、Si O2、Al2O3和Fe2O3组成的水泥生料中,在1 450℃煅烧至水泥熟料中f-Ca O小于1%。研究了2CaSO_4·K_2SO_4复盐对水泥熟料高温烧成过程、矿物组成与结构及水化性能的影响。结果表明:2CaSO_4·K_2SO_4降低了Ca CO3起始分解温度,改变了熟料的熔融液相性质,增加了液相量,降低了矿物的最低共熔温度;2CaSO_4·K_2SO_4提高了熟料中C_3S含量,降低了C_3A和C_4AF含量,烧成熟料中C2S晶型主要为β型,也存在少量γ型,2CaSO_4·K_2SO_4使C_3S晶型由R型向M_1型转变,但晶型不随掺量改变。复盐的掺入缩短了熟料水化的诱导期,促使第二水化放热峰最大值提前出现,2CaSO_4·K_2SO_4掺量增加抑制了熟料前期和后期水化性能,提高了中期水化放热速率。     

低钙水泥熟料矿物水化活性、性能及其制备熟料的发展

与硅酸三钙相比,硫铝酸钙、硅酸二钙和硫硅酸钙等具有钙含量低、烧成温度低和CO₂排放量少的特点,属于低钙水泥熟料矿物。发展以低钙矿物为主要组成的水泥熟料是水泥低碳发展的重要方向。本文在分析硫铝酸钙、硅酸二钙和硫硅酸钙3种低钙矿物的活性、水化和性能发展的基础上,分别对以低钙矿物为主要矿物的硫铝酸盐水泥熟料、高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的水化和性能发展,硅酸二钙–硫铝酸钙–硫硅酸钙水泥熟料的制备、水化和性能优化进行了综合评述。同时,鉴于石膏在低钙水泥熟料水化方面具有重要影响,综述了石膏在几种低钙水泥中的作用。文章以期为运用硫铝酸钙、硅酸二钙和硫硅酸钙等矿物制备低钙水泥熟料提供参考。     

快速低温烧成硅酸盐水泥的研究

本文研究了在复合矿化剂作用下，升温速度达８００℃／ｍｉｎ时硅酸盐水泥熟料的形成过程，矿物组成及结构，烧成熟料的物理力学性能和水化产物。研究表明，硅酸盐水泥熟料可以在１０５０－１１５０℃的范围内烧成，其物理力学性能优良。     

含氟硅酸盐水泥的不正常凝结

本文用测定凝结时间、XRD分析、化学分析及波谱分析等手段研究了含氟硅酸盐水泥的不正常凝结问题。结果表明,含氟硅酸盐水泥的不正常凝结与氟在熟料各矿物中的分布有关。采用在生料中掺入MgO、多掺CaF_2,并对熟料采用高KH值、低IM值、高温煅烧、快速冷却等方法均可使A矿中固溶较多的氟,从而有利于水泥的正常凝结或使凝结变慢;反之,则使A矿中固溶的氟减少,有利于形成较多的C_(11)A_7·CaF_2,从而引起水泥急凝。     

人造石膏作复合矿化剂在立窑上的生产实践

人造石膏即氟石膏,是生产氢氟酸的废渣,主要成分为CaSO_4,含有2～5%未反应的CaF_2。华南工学院曾作了生料中掺氟石膏制造高强硅酸盐水泥的研究,并在回转窑中进行了工业性试验。他们的试验及回转窑生产实践表明,掺氟石膏烧成的熟料,除含有C_3S、C_2S、C_4AF矿物外,还含有快凝矿物C_(11)A_7·CaF_2。控制C_(11)A_7·CaF_2含量在5～10%,熟料烧成温度在1280～1350℃,能够制造凝结时间正常的高强(600标号以上)的硅酸盐水泥。同时氟石膏还含有LiO_2、TiO_2、Be、B、     

双快型砂水泥中不同石膏形态的研究

本文研究了在含氟铝酸钙(C_3S53％、C_(11)A_7·CaF_226％)的双快型砂水泥熟料中,掺入五种不同形态的石膏;硬石膏、二水石膏、半水石膏、600℃和1000℃煅烧的无水石膏,在不同温度下(6～8℃、20～22℃、28～30℃)的水化过程。通过对水泥材性、石膏溶解速度和溶解度、水化放热特性、水化产物的差热、X射线和电显分析等各方面的试验和观察,可以看出,不同石膏的溶解速度和溶解度明显地影响C_(11)A_7·CaF_2的水化。1000℃煅烧石膏和硬石膏所以具有较好的性能正是由于溶解速度小而溶解度适宜,常温下不会迅速生成复盖于氟铝酸钙表面的三硫型水化硫铝酸钙而妨碍水化的继续进行;低温时亦不致有较多的SO_3进入液相而明显地影响水化。所以1000℃煅烧的无水石膏和硬石膏可使水泥有较好的早强性能,并能在终凝后很好地发挥强度。为简化生产、节约热能,我们采用硬石膏是合理的。这个结论对含有不同量的氟铝酸钙制成的水泥亦具有一定的普遍性。     

高铝硫比硫铝酸盐水泥熟料矿物烧成研究

在铝硫比为3.8-4.6的范围内,研究了其对硫铝酸盐水泥熟料矿物烧成的影响,确定了不同铝硫比熟料的烧成温度范围,采用XRD、SEM等分析测试方法分析了熟料矿物组成和形貌,测定了水泥的力学性能。结果表明：铝硫比增大会使烧成温度升高,铝硫比增大到4.6时,烧成温度上限达到1425℃;铝硫比越大,C4A3S实际含量与设计含量越接近;通过测定制备的熟料化学成分,求得当熟料的矿物组成为60%-70%的C4A3S、15%-20%的C2S、5%左右的C12A7以及少量的C4AF时,所配水泥具有良好的早强性能和较高的抗折强度。     

煤矸石对水泥熟料水化促进作用及机理(英文)

通过测试化学结合水量及用背散射电子图像分析法测试水泥熟料水化程度,研究了煤矸石–水泥混合体系中煤矸石对水泥熟料水化的促进作用,并通过对Ca(OH)2含量测试分析了其作用机理。结果表明:煤矸石的掺入促进了混合体系中水泥熟料的水化进程,且活性越高,掺量越大,促进水泥效果越明显;水化早期煤矸石对水泥熟料水化的促进作用主要来源于简单"稀释"作用(物理作用),水化中后期具有较高活性的活化煤矸石通过自身反应活性发挥吸收体系中Ca(OH)2促进水泥熟料水化(化学作用)。     

碱对硅酸盐水泥水化硬化性能的影响

系统地研究了以碱含量不同、存在形式各异的熟料所制水泥的水化液相成分、水化程度、水化产物和硬化浆体微观结构,揭示了碱对硅酸盐水泥水化硬化性能影响的机理。水泥水化时,熟料中的碱迅速溶入水化液相,使液相中[OH-]升高、[Ca~(2+)]降低。由此促进水泥早期水化,并阻滞了后期水化的发展。所以,高碱水泥凝结快,1～3d硬化浆体的孔隙少、强度高;7～28d硬化浆体的孔隙多、强度低。     

电解锰渣-镁渣制备复合矿渣硫铝酸盐水泥熟料的研究

利用化学分析法、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG-DSC)等检测手段对电解锰渣、镁渣的化学组分、矿物组成、物化性能进行分析.根据分析结果,合理设计以锰渣、镁渣为原料制备硫铝酸盐水泥熟料的配比方案,并考察烧结温度对熟料性质的影响.在制备的水泥熟料中掺入一定量的石膏可制备出早强、快硬的硫铝酸盐水泥.在此过程中测定水化放热过程,并分析石膏掺量与水泥抗折和抗压强度的关系,确定最佳的石膏掺量.实验结果表明,电解锰渣、镁渣可以作为有价值的原料制备硫铝酸盐水泥熟料,两种废渣的掺比可分别达到21%,烧结过程的最佳温度为1260 ℃,保温时间为30 min,此时烧结出的试样的矿物相主要为C2S、C4A3S-.当石膏掺量为15%时,放出的水化总热最多,制备出的水泥力学性能最好,28 d的抗折强度为5.1 MPa,抗压强度为31.2 MPa,抗渗等级达到P6,烧制熟料和水化产物将锰渣和镁渣中的重金属有效的固化稳定,不易被浸出.     

掺煅烧石膏水泥早期水化过程的研究

利用DTA，XRD，IR测定水泥水化浆体的化学结合水和Ca(OH)2的生成量，研究了煅烧石膏，二水石膏对硅酸盐水泥早期水化过程的影响。结果表明：在水化龄期相同时，掺煅烧石膏水泥浆体中水化产物同掺二水石膏相比，Ca(OH)2生成量大；在1d前无钙钒石（AFt)生成，结合水量在1d前，前者高于后者，而1d后则相反。指出了煅烧石膏加快水泥水化产物形成的机理在于：由于它的溶解度较低，在水泥水化初期（1d前），存在于水泥中的铝酸盐相不能形成AFt，从而减缓了AFt对水泥水化的延缓作用，加速了整个熟料矿物相的水化。     

湿法回转窑熟料和立窑熟料混磨对水泥性能的影响

将湿法回转窑熟料和立窑熟料按不同比例混合磨制水泥,测定了水泥的物理性能。结果表明：混合磨制水泥的稠度、凝结时间、安定性等与单独粉磨水泥相比没有明显变化,但各龄期抗压强度比立窑水泥有很大的提高。立窑热料反碍不超过４０％时,混磨水泥的强度与湿法窑水泥也相当或略有增长。运用灰色关联度方法研究表明,混合粉磨改善了水泥颗粒级配,有利于强度的发展。两种熟料单独粉磨至同一细度再混合后得到了与混合粉磨一致的结论。     

不同阴离子对高阿利特水泥熟料性能的影响

利用化学分析、XRD、物理性能检验等方法研究了在生料中单独及其复合掺加磷、氟、硫对高C3S水泥熟料(Mite-rich portland clinker,ARPC)的易烧性、胶凝性和它们在烧成过程中的挥发性。实验表明：高温烧成时,在ARPC体系中单独掺磷、复合掺加磷与氟、磷与氟硫都有较好的促进烧成、提高强度的作用,并且以磷与氟的复合效果最好,可显著改善生料易烧性,提高熟料各龄期的抗压强度5MPa以上;但磷与硫的复合却对生料易烧性有不利影响,熟料强度比对照组样品低,这可能与硫的高挥发性有关,使得体系中的实际CaO配人量增大。3种阴离子具有不同的挥发性,硫的挥发性较高,氟次之,磷最低。     

水泥熟料矿化剂的环保问题

使用矿化剂不仅要考虑对水尼熟料产质量的影响,还必须考虑有害组分氟,硫、铅等排放污染环境的问题,并应从环保的角度开发新型水泥熟料矿化剂。     

Modified Alumina Cement with High Service Properties

This scientific paper gives consideration to the information on the contemporary structure of binary systems and three-component CaO-Al_2O_3-ZrO_2 system required to select rational parameters for the synthesis of cementing agents.The production process of experimental clinker that has a Ca_7Al_6ZrO_(18) composition has been described.The data of X-ray phase analysis and petrographic analysis of the experimental composition of special cement have been given and the reasons for availability of inappropriate phases have been analyzed.The processes of hydration hardening of the cement stone have been studied and the data of differential thermal analysis were used for the establishment of the hydration mechanism for basic crystal phases in the cement clinker composition.The differences in the hydration processes of experimental special cement were analyzed in comparison with known mechanisms.A possibility of the exploitation of special binder in contact with ZrO_2(CaO-stabilized)was tested using the specimens of fine concrete that were subjected to thermal treatment in different modes.The physical and mechanical properties of specimens and the mineralogical composition of concretes were given based on the data of X-ray analysis and the petrographic analysis.The cement additive was selected and its amount in the concrete composition was defined to slow-down the hardening and the mixture plasticization time.The relationships of physical and mechanical characteristics of concrete specimens were defined experimentally as a function of granulometric composition of the filler and thermal treatment temperature.The investigation data of corrosion resistance obtained using the static method were used to find out if experimental concretes can operate in contact with the steel-smelting alkaline slag.     

铜矿渣在水泥混凝土应用的研究进展

铜矿渣应用于水泥与混凝土中可降低炼铜企业成本,又有利于环境保护.介绍了铜矿渣的物理与化学性质,对铜矿渣在水泥和混凝土领域的研究进展进行了综述.铜矿渣可作为铁质原料配置生料,配置的生料易烧性好,并能改善熟料的岩相结构和力学性能;也可作为水泥熟料混合材,所制成的水泥具有早期水化放热低、后期强度发展高等优点.铜矿渣可作为细骨料应用于混凝土中,铜矿渣混凝土具有与普通混凝土相当的工作性、力学性能与耐久性能.铜矿渣和水泥熟料有相似的化学成分,可通过物理或化学方式激发铜矿渣的活性作为胶凝材料应用于混凝土中,与Ca(OH)2反应生成与水泥水化相似的水化产物.铜矿渣可降低混凝土的脆性系数,具有减脆的作用.     

基于不同粒径分布的低熟料矿渣水泥水化特征和孔结构特性

低熟料矿渣水泥(LSC)是一种水泥熟料用量低,主要由粒化高炉矿渣和石膏组成的水硬性胶凝材料.本文研究水泥不同粒径分布(对应比表面积分别为358 m2/kg、450 m2/kg和516 m2/kg)对低熟料矿渣水泥的抗压强度、电阻率和水化热、水化产物、孔结构的影响.结果表明,当比表面积从358 m2/kg增加到450 m2/kg可以提高低熟料矿渣水泥浆体的抗压强度,当从450 m2/kg增加至516 m2/kg时,强度提高甚微.低熟料矿渣水泥主要的水化产物是钙矾石和水化硅酸钙,增加水泥细度导致放热速率明显加快,电阻率变化曲线的下降段持续时间明显缩短,因而会产生更多的钙矾石.水泥细度增加,浆体的凝胶孔的体积分数增大,大孔减少,进一步提高浆体的密实度.