磷酸盐改性铝酸盐水泥的研究与应用进展

磷酸盐改性铝酸盐水泥(CAPC)是一类新型胶凝材料,其特征反应为铝酸盐水泥与可溶性磷酸盐发生化学反应生成具有胶结性的难溶性磷酸盐.本文系统性总结了自CAPC理念提出30年来关于CAPC原材料、凝结硬化机理、新拌浆体流动性、硬化浆体组成与孔结构、力学性能与耐久性的重要研究进展;介绍CAPC作为耐火材料、腐蚀防护层和放射性废物固化材料的应用前景;最后提出CAPC研究和应用过程中所面临的问题以及未来研发方向.

硫铝酸盐基高水材料强度与微观结构研究

研究了20℃和5℃时硫铝酸盐基高水填充材料的强度发展规律及微观结构,通过XRD、孔结构测试等方法研究了高水充填材料的微观结构与强度的关系,并重点研究了亚硝酸钠对高水充填材料水化产物微观结构及强度的影响.研究表明:高水充填材料的水化产物主要是以钙矾石为主的胶凝材料;亚硝酸钠具有促进硫铝酸盐水泥熟料水化和改善高水充填材料硬化体孔结构的双重作用,在5℃时这种作用更加明显.以硫铝酸盐基填充材料代替木材、钢材作为可泵性支护材料,具有凝结硬化速度快、施工方便、价廉等优点,但施工温度低于20℃时材料的性能研究报道甚少.

硫铝酸盐水泥基防渗堵漏材料凝结时间调控机制的研究

通过硫酸铝对硫铝酸盐水泥基防渗堵漏材料凝结时间影响的试验研究,在硫铝酸盐熟料中加入适量的硫酸铝能改变硫铝酸盐水泥熟料的早期水化进程,从而缩短水泥浆体的凝结时间。运用水化理论、双电层理论等分析了凝结时间变化的原因,得出了通过改变熟料颗粒水化环境和颗粒的双电层结构可以调控硫铝酸盐水泥基防渗堵漏材料凝结时间机制的结论。

含钛尾矿制备高硅贝利特硫铝酸盐水泥的研究

分析了含钛尾矿的矿物组成,结合高硅贝利特硫铝酸盐水泥的特点,提出了应用提取氧化钛后的尾矿、低品位铝矾土、含钛石膏制备高硅贝利特硫铝酸盐水泥的全新观点,并对该种水泥的烧结温度,冷却制度,强度及凝结时间等进行了系统的分析和讨论,结果表明它的烧结温度低,凝结时间及强度介于硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥之间,含氧化钛较高的原料对高硅贝利特硫铝酸盐水泥性能没有明显负面影响。

铁尾矿贝利特硫铝酸盐水泥的制备及性能研究

以首云矿业股份有限公司铁尾矿、低品位矾土等为原料制备铁尾矿贝利特硫铝酸盐水泥,为铁尾矿的高附加值利用探索新的途径。研究结果表明:在生料中铁尾矿、矾土、煅烧石灰石、Al2O3、CaSO4.2H2O的配比为10∶17∶48∶15∶10,煅烧温度为1 350℃,煅烧时间为20 min条件下,可制备出矿物成分以C4A3S珔、C2S、C4AF为主,f-CaO含量小于1.5%的铁尾矿贝利特硫铝酸盐水泥熟料。向该熟料中配入与其质量比均为8%的天然石膏和石灰石制成水泥,再按胶砂比为1∶3、水胶比为0.6制成水泥胶砂,胶砂的3 d抗压强度达38.1 MPa、28 d抗压强度达52.5 MPa。

含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的制备与应用

按天然白云石(≤0.1mm)与工业氧化铝粉(≤0.088mm)的质量比为45∶55配料,经混合、成型和烘干后,于1600℃3h煅烧,细磨烧结体得到含镁铝尖晶石的新型铝酸盐水泥。测量了新型铝酸盐水泥的凝结时间、耐火度以及用其所结合高铝矾土制成的耐火浇注料的早期强度;利用XRD、SEM和EDS分析了新型铝酸盐水泥的物相组成及其形貌和分布,同时采用静态坩埚法对比了新型铝酸盐水泥和纯铝酸钙水泥结合刚玉浇注料的抗渣性差异。结果表明:新型水泥的物相组成为镁铝尖晶石(MA)、一铝酸钙(CA)和二铝酸钙(CA2),且这3个物相的分布较为均匀;新型水泥的凝结时间正常,耐火度高于纯铝酸钙水泥;用新型水泥制得的刚玉浇注料抗渣性好;其原因是新型水泥组成中引入了镁铝尖晶石相,而镁铝尖晶石具有较高的熔点和抗熔渣侵蚀能力。

影响新型贝利特水泥性能因素的探讨

研究了石膏、冷却制度及外加剂等因素对新型贝利特水泥性能的影响。结果发现 :不掺石膏时 ,水泥强度较低 ,掺量适宜时 ,强度提高一倍 ,凝结时间也有所延缓 ;慢冷熟料的凝结较慢 ,可以达到通用水泥的要求 ,且早期强度低 ,但后期强度能提高 5% -7%左右 ;四硼酸钠、柠檬酸、水杨酸等外加剂可以明显延长水泥凝结时间 ,且对强度和化学结合水量也有积极影响 ,其最佳质量掺量分别为 :w(柠檬酸 ) 0 .0 9% ,w(四硼酸钠 ) 0 .2 %～ 0 .3% ,w(水杨酸 ) 0 .0 3%～ 0 .0 6 %。

几种外加剂对硫铝酸盐水泥性能的影响

通过大量实验,作者研究了不同种类、不同掺量的外加剂对硫铝酸盐水泥的凝结时间、强度和膨胀率的影响。实验结果表明:木钙能有效地延缓水泥的凝结时间,烧石膏和明矾石在合适的掺量下能提高水泥的膨胀率和后期强度,抑制了水泥石后期强度的倒缩。采用XRD、DTA和SEM测试方法,分析了烧石膏和明矾石对水泥水化产物和水化机理的影响。

高硅贝利特-硫铝酸盐水泥的热分析实验研究

为了探明在1200℃左右烧制时高硅贝利特硫铝酸盐水泥其强度高于烧成温度更高这一特性的原因,在文献[1,2]XRD的分析基础上,笔者对石膏、铝酸钙、无水硫铝酸钙、硅酸二钙和铁铝酸四钙、高硅贝利特硫铝酸盐水泥进行了热分析,研究表明:当水泥的煅烧温度低于1200℃时,硅酸二钙和无水硫铝酸钙并没有大量生成,石膏的化合率仅为4%,因此强度很低.当温度超过1250℃时,石膏开始分解,石膏、无水硫铝酸钙和高硅贝利特水泥在1375℃的石膏分解率分别为8%、30 5%、26 68%,不利于无水硫铝酸钙的稳定存在,甚至可导致无水硫铝酸钙的分解,最终降低水泥的强度.

水灰比和碳酸锂对硫铝酸盐水泥水化历程的影响

研究了水灰比和碳酸锂对硫铝酸盐水泥水化历程的影响。水化放热历程测试结果表明:随着水灰比的增大,硫铝酸盐水泥的水化放热速率增大,水化放热量提高;碳酸锂的掺入使得水化诱导期消失,水泥在加入水后直接进入水化加速期,与水灰比的影响相比,碳酸锂的掺入对水化加速期放热速率的影响更为显著;同时,碳酸锂的掺入使得硫铝酸盐水泥的早期水化速率和水化放热量增加,后期水化放热量减小。X射线衍射测试结果表明:碳酸锂的作用仅是提高了硫铝酸盐水泥的水化进程和水化速率,对生成水化产物的种类无影响。

石灰石对阿利特—硫铝酸盐水泥性能的影响

研究了石灰石对阿利特—硫铝酸盐水泥强度、凝结时间、干缩性等性能的影响.发现石灰石在较大掺量范围内可以促进水泥强度的发展;石灰石可延长水泥的终凝时间,而使初凝有所缩短;掺加石灰石使水泥的抗干缩能力提高.

以粉煤灰、赤泥低温烧制贝利特-硫铝酸盐水泥

以粉煤灰、拜耳法赤泥为原料低温烧制贝利特-硫铝酸盐水泥,研究不同烧结温度、保温时间对水泥工作性能、力学性能的影响,借助光学显微镜和XRD分析熟料的矿物形貌、颗粒大小及各矿物相对含量。结果表明:水泥的最佳烧结温度为1300℃,最佳保温时间为60 min。烧结温度过低或保温时间过短时,熟料矿物形成不完全,贝利特相晶粒尺寸较小,气孔率较高;烧结温度过高或保温时间过长时,贝利特相的水化活性因晶粒尺寸增大而降低,少量硫铝酸钙分解,以上均不利于水泥工作性能和力学性能的发挥。

偶联剂KH和聚合物PVA在硫铝酸盐─MDF水泥中的作用机理

以硫铝酸盐水泥为基材，采用有机聚合物ＰＶＡ，并且在ＭＤＦ（Ｍａｃｒｏ—Ｄｅｆｅｃｔ—Ｆｒｅｅ）水泥中添加偶联剂ＫＨ，制备出抗折强度大于１７０ＭＰａ，抗压强度达２４０ＭＰａ的新型ＭＤＦ水泥、同时，借助于Ｘ射线光电子能谱分析（ＸＰＳ）。

高硅贝利特-硫铝酸盐水泥与矿渣复合的实验研究

在分析硫铝酸盐水泥应用现状及存在问题的基础上 ,提出了高硅贝利特 -硫铝酸盐水泥与矿渣复合 ,能够进一步完善硫铝酸盐水泥的性能及扩大硫铝酸盐水泥的应用范围 .通过实验证明了二者复合的可能性 。

Fe_(2)O_(3)含量对高硫型硫铝酸盐水泥熟料烧成的影响

采用化学试剂配制了5组不同Fe2O3含量的高硫型硫铝酸盐水泥生料,在1225~1425℃下保温煅烧,得到相应的水泥熟料,通过观察熟料外观形貌、利用XRD和BSE-SEM测试,研究了Fe2O3含量对水泥熟料煅烧和矿物组成的影响.结果表明:熟料中铁相的矿物组成更接近于C6AF2;在CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-SO3系统中,随着Fe2O3含量的增加,系统熔点降低;适量的铁相可以促进水泥熟料的早期水化.

硫铝酸盐水泥的发展现状与展望

与硅酸盐水泥不同,硫铝酸盐水泥具有早强、高强、抗冻、抗渗、耐腐蚀和低碱度等优良特性,生产能耗更低,生产中还能利用其它工业所不能利用的低品位原料和工业副产品,在实施循环经济和可持续发展战略中具有更大优势。

铝矾土微观结构对硫铝酸盐熟料质量的影响

利用扫描电子显微镜 (SEM)研究了两种铝矾土和用两种铝矾土配料煅烧的硫铝酸盐水泥熟料的微观结构形态 ,探索了铝矾土的的微观结构对硫铝酸盐水泥熟料质量的影响 ,指出了铝矾土结构密实、硬度大造成生料易磨性差 ,是最终导致硫铝酸盐水泥快凝的主要原因。

Fe_2O_3对阿利特-硫铝酸盐水泥熟料矿物形成影响的研究

以纯化学试剂配料 ,研究了Fe2O3 对阿利特 -硫铝酸盐水泥熟料矿物形成的影响。结果表明 ,低温下煅烧 ,Fe2O3不利于系统中fCaO的吸收 ;高温下煅烧 ,一定量的Fe2O3 可促进C3S及C4A3 S矿物的形成 ,有利于其在熟料中的共存 ;而当Fe2O3 含量较高时 ,将会阻碍C3S的形成及降低C4A3 S的含量。

利用工业废渣烧制高贝利特硫铝酸盐水泥的探索性研究

以石灰石、工业废渣磷石膏、煤矸石为原料,根据设计的熟料矿物组成,设计4个废渣掺量——12个不同的生料配比,研究不同配料的适宜煅烧温度和烧制出的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的矿物组成和水泥的物理性能,并寻找出废渣的适宜掺量范围。

超细CaCO_3对硫铝酸盐水泥的改性效应分析

探讨了超细CaCO3对硫铝酸盐水泥进行改性的研究。试验结果表明:超细CaCO3不仅改善了净浆浆体的流动性,而且明显地提高了水泥的物理力学性能,其硬化浆体的微观结构也更为致密、均匀;并且从颗粒级配,微观和亚微观念结构以及晶核形成角度分析了超细CaCO3在硫铝酸盐水泥中所产生的效应。