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。     

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。     

硫铝酸盐水泥胶凝膨胀性能与石膏种类的关系

分别对含二水石膏和无水石膏的硫铝酸盐水泥进行研究,通过进行抗压强度和膨胀率测定,以及利用XRD、TG/DTG、Rietveld等方法对水化产物进行定性定量分析,探讨两者水化产物、膨胀率与抗压强度的差异。结果显示,含无水石膏的硫铝酸盐水泥抗压强度要大于含二水石膏的硫铝酸盐水泥;石膏掺量较多(石膏与硫铝酸钙摩尔比为1.5)时二水石膏对于发挥水泥膨胀性能的贡献较大,掺量较低(石膏与硫铝酸钙摩尔比为0.5和1.0)时两种石膏对于促进膨胀率发展作用相差不大;二水石膏对于促进硫铝酸盐熟料水化的效果比无水石膏要好。     

硫铝酸盐水泥基复合体系的胶凝膨胀性能

研究了硫铝酸盐水泥熟料、二水石膏和氢氧化钙的不同复合胶凝体系水化产物与其膨胀性能及抗压强度的关系,利用XRD及Rietveld全谱拟合法和TG/DTG技术,对水化产物进行定性定量分析,得出硫铝酸盐水泥熟料-二水石膏体系（简称CG体系）和硫铝酸盐水泥熟料-二水石膏-氢氧化钙体系（简称CGL体系）水化产物中钙矾石（AFt）、单硫型水化硫铝酸钙（AFm）、铝凝胶（AH3）等物相含量的变化规律,并进行比较。结果表明,CGL体系水化产物中AH3和AFm生成量多于CG体系,而AFt生成量在二水石膏与硫铝酸钙摩尔比为0.5和1.0时少于CG体系,达到1.5摩尔比时两个体系相差不大;CGL体系中,掺加氢氧化钙会降低试件早期抗压强度,后期其抗压强度赶上甚至超过未掺加氢氧化钙的试件;随着二水石膏掺量增加,CG体系中AFt早期生成速率和试件膨胀率均呈增大趋势,而CGL体系中AFt早期生成速率和试件膨胀率均呈减小趋势。     

硫铝酸盐基促强减缩剂与硫铝酸盐水泥对比分析

将硫铝酸盐基促强减缩剂(SP-SRA)掺入到基准水泥中,并且按一定的比例设计了硫铝酸盐熟料-硬石膏-基准水泥的配合比,对宏观性能、水化过程、微观产物进行了对比分析.结果表明:掺SP-SRA的水泥各个龄期抗压抗折强度均高于硫铝酸盐熟料-硬石膏-基准水泥三元体系;掺SP-SRA的水泥早期水化放热速率大于硫铝酸盐熟料-硬石膏-基准水泥三元体系;XRD结果表明,掺SP-SRA的水泥水化生成的AFt(三硫型水化硫铝酸钙即钙矾石)含量多于三元体系生成的AFt,钙矾石的微膨胀性使得水泥石结构更加致密,有利于提高水泥石的强度,硫铝酸盐熟料-硬石膏-基准水泥体系有明显的AFm(单硫型水化硫铝酸钙)生成,即部分AFt转化成AFm.     

用工业废料生产以硫铝酸钙和硫硅酸钙为主要矿物相的特种水泥

硫铝酸钙水化生成钙矾石,已被试验充分证实。钙矾石是膨胀、抗水缩、快硬、早强和节能水泥的一种主要矿物组份。但对硫硅酸钙的水化及物理力学性能的了解却甚少,许多研究者观察了它在水泥中的存在,在石膏杂质或矿化剂存在时,硫硅酸钙在普通硅酸盐水泥熟料中仅作为一种微量的矿物相,而在硫铝酸盐水泥熟料中其含量较高。     

硅酸盐自应力水泥及其压力管膨胀规律的探讨

以化学分析硅酸盐自应力水泥石及其压力管中剩余石膏含量为主,并配合性能试验及X射线、电子显微镜、差热分析等方法,探讨了硅酸盐自应力水泥及其压力管在水化、硬化过程中的膨胀规律;提出了剩余石膏的控制范围。硅酸盐自应力水泥的主要水化产物是钙矾石、水化硅酸钙凝胶、氢氧化钙。在石膏接近消耗完的情况下还形成了一硫酸盐型水化硫铝酸钙。在主要膨胀阶段,硅酸盐自应力水泥石的膨胀相是钙矾石。在我国目前硅酸盐自应力水泥压力管的制管工艺条件下,蒸养后下水前的剩余SO_3如控制在1.50～2.10％间,水养出水时的剩余SO_3如控制在0.60％以下,就可保证这种水泥的压力管在水养阶段和使用过程中不会发生胀坏现象。     

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)。     

低碱度硫铝酸盐水泥的研发与生产

硫铝酸盐系列水泥分快硬硫铝酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥等多种。低碱度硫铝酸盐水泥是以硫铝酸盐水泥熟料和硬石膏按一定的比例经粉磨后制得的。它非常适合与各种玻璃纤维复合制备玻璃纤维增强水泥制品，如各种薄板、小波瓦、复合外墙板、通风道、活动房等。     

硫铝酸盐水泥膨胀性能与水化胶凝特性的 关系研究*

利用XRD和TG/DTG等实验方法，对硫铝酸盐水泥膨胀性能与水化产物及抗压强度的关系进行研究，并通过Rietveld分析法对水化产物进行定量分析。结果表明，二水石膏与硫铝酸钙物质的量比达到2.0及以上时，试件膨胀速率可达0.05%/d以上，且膨胀持续时间延长；试件强度是影响膨胀量大小的外在因素，强度增大会制约水泥试件膨胀发展，强度小的试件膨胀率较大；钙矾石（AFt）增长速率是影响膨胀率变化的内在因素，铝凝胶（AH3）不具有膨胀特性。     

论水泥石的硫铝酸盐膨胀——兼论液相中CaO低于饱和浓度时硫铝酸钙膨胀的特点

本文回顾了膨胀和自应力水泥发展以及对水泥石的硫铝酸盐膨胀研究的历史。介绍了建材研究院水泥所物化室自六十年代初至最近关于水泥石硫铝酸盐膨胀的研究结果。认为:1.在水泥石硬化初期形成的钙矾石起强度骨架作用,在水泥石具有一定强度后,继续形成的钙矾石才起膨胀作用;不管形成钙矾石的Al_2O_3、CaO、SO_3的来源如何,不管液相中 CaO的浓度是饱和还是不饱和,所形成的钙矾石均能引起膨胀。2.水泥石的硫铝酸盐膨胀时产生的自应力值和水泥石结构与下述条件有关:钙矾石形态(取决于液相CaO浓度)、数量、形成钙矾石时的水泥石强度;与钙矾石同时生成的胶凝相的形成方式、数量、形态以及混凝土的限制条件。3.水泥石液相中CaO低于饱和浓度时,某些铝酸盐矿物形成了膨胀性较小的钙矾石并在同一反应中形成了水化氧化铝凝胶,得到的水泥石的显微结构致密,强度和膨胀协调发展,混凝土的自由膨胀率和限制膨胀率的比值较小,有利于获得高自应力值及高气密性的自应力水泥混凝土。用上述论点,讨论了与形成钙矾石有关的膨胀现象和理论,展望化学予应力逐步赶上机械予应力及大幅度提高水泥制品抗气渗性能的前景。     

石膏在水泥工业应用的新发展

本文论述了石膏作为水泥原料的化学原理,由此可以制得具有膨胀、自应力、快凝快硬和高强等特性的水泥。本文还着重介绍我国近年来研究成功的硫铝酸盐水泥系列、氟铝酸盐水泥系列、明矾石水泥系列、铝酸盐膨胀、自应力水泥系列和硫酸盐水泥系列等新成果。石膏对这些水泥的性能起着重要的作用。它们不但对石膏品种提出了技术要求,而且为石膏在水泥工业上的应用开拓了广阔的前景。     

铝酸盐水化物碳化性能的研究

本文研究了水化铝酸钙、水化硫铝酸钙的碳化性能。实验结果表明,高硫型水化硫铝酸钙(钙矾石)比低硫型水化硫铝酸钙容易碳化,两者碳化后均分解成碳酸钙、二水石膏、铝胶。与水化铝酸钙相比,水化硫铝酸钙更容易碳化。C_3AH_6是这些水化物中最稳定的。水化铝酸钙碳化分解成碳酸钙和铝胶,碳铝酸盐可作为过渡产物存在。提出这些水化物的碳化反应受扩散控制。通过碳化过程中的物相变化探讨了反应机理,提出了碳化反应方程。     

AFm阴离子类型对硫铝酸盐水泥水化产物钙矾石稳定性的影响

钙矾石是硫铝酸盐水泥主要水化产物之一,其稳定性对水泥性能影响很大。将碳酸钙、硝酸钙或亚硝酸钠按不同掺量加入硫铝酸盐水泥,并研究了它们对水泥水化、线性膨胀率和抗压强度等影响。结果表明,掺入这3种物质后可生成相应的阴离子单取代水化铝酸钙(AFm);含硝酸钙或亚硝酸钠净浆线性膨胀率均高于纯硫铝酸盐水泥净浆;含有这3种物质的水泥砂浆56 d龄期抗压强度均高于纯硫铝酸盐水泥砂浆。碳酸钙、硝酸钙或亚硝酸钠可提高硫铝酸盐水泥水化产物钙矾石的稳定性,从而提升水泥性能,其中硝酸钙和亚硝酸钠效果较佳。     

低碱度水泥浆体中钙矾石通过液相形成的证据

前言钙矾石是硬化水泥浆体的重要组分之一,它对水泥石的结构和性能有重要影响。从钙矾石为基础的膨胀和自应力水泥、超硫酸盐水泥、硫铝酸盐早强水泥和低碱度水泥等都有相当数量的钙矾石,并且以它作为早强组分的新品种水泥正在不断增多。钙矾石的形成不仅是上述几种水泥水化中的一个重要反应,而且也是硅酸盐水泥早期水化和含硫酸盐的环境水与硬化浆体之间的一个重要反应。如水泥浆体的缓凝,膨胀水泥混凝土中自应力的发展以及混凝土的硫酸盐侵蚀等,都与钙矾石的形成有关。     

新型早强与自应力水泥的试制

新型早强与自应力水泥是一个新的水泥系列,它是以无水硫铝酸钙(简写C_4A_3S)和硅酸二钙(简写β-C_2S)为主要矿物组成的熟料,通过调节外掺二水石膏的方法来获得快硬早强、微膨胀、膨胀和自应力等不同性能的水泥。 1974年,我们在毛主席的独立自主,自力更生的方针指引下,在各级党组织的领导下,以阶级斗争为纲,大搞两个“三结合”,     

熟料细度对硫铝酸盐水泥胶凝膨胀性能的影响

采用XRD和TG/DTG等试验方法,对两种不同细度熟料配制成的硫铝酸盐水泥进行研究,通过Rietveld分析法对水化产物进行定量分析,探讨其膨胀性能与水泥粒径及水化产物的关系。结果表明,减小硫铝酸盐水泥熟料平均粒径对提高抗压强度贡献很大,也可促进硫铝酸盐水泥水化,但并不能显著增加试件膨胀率和膨胀持续时间,二水石膏掺量对于硫铝酸盐水泥膨胀性能的影响要大于熟料粒径的影响。     

用工业废弃渣试烧硫铝酸盐水泥

0 前言 1974年,中国建筑材料科学研究院研制成功以无水硫铝酸钙为主要成分的硫铝酸盐水泥。硫铝酸盐水泥具有早强、膨胀、抗硫酸盐侵蚀和可以用于负温施工等优良性能,已在工程建设方面得到了大量的应用。硫铝酸盐系列水泥配料要求矾土中的w     

硫铝酸盐基复合胶凝体系水化性能的温度敏感性

研究了5、20℃和40℃硫铝酸盐水泥熟料-硅酸盐水泥-无水石膏三元体系(简称三元体系)的初凝时间、抗压强度及水化产物组成。结果表明:源自水化产物的显著差异,所涉硫铝酸盐水泥熟料为主的复合胶凝体系的性能对养护温度的敏感程度直接取决于初始配合比。与纯硫铝酸盐水泥熟料相比,单掺硅酸盐水泥时水化产物由钙矾石变为水化钙铝黄长石,导致硬化浆体力学强度显著降低。而单掺无水石膏或复掺无水石膏和硅酸盐水泥时,石膏的掺入促进了钙矾石的生成,有效抑制了向单硫型水化硫铝酸钙的转变(尤其在高温下),使得高温下的抗压强度略有提升。此外,欲使三元体系在不同养护温度下的初凝时间变化不大,硅酸盐水泥的掺量需控制在30%以上;要使抗压强度变化不大,石膏掺量宜在25%以上。     

温度对铝酸盐水泥基三元体系早期水化的影响

采用X射线衍射仪、环境扫描电子显微镜(背散射电子成像)、压汞仪分析了养护温度对铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-无水石膏三元体系水化早期的水化相组成、抛光断面微观结构和孔结构等微结构演变的影响。结果表明:无论0℃还是40℃养护,三元体系的主要水化产物始终为水化硫铝酸钙类物相;但养护温度越高,所生成的钙矾石越易向单硫型水化硫铝酸钙转变,且转变得越早,所得硬化浆体的最可几孔径越大。此外,40℃养护3 d后的浆体中还生成了水化钙铝黄长石和三水铝石。