石膏溶解特性对无水硫铝酸钙水化进程的影响

石膏的溶解度和溶解速率等特性对无水硫铝酸钙水化及性能有重要的影响。本文采用等温量热仪、XRD、TG-DTG等多种测试方法,研究了半水石膏、二水石膏、硬石膏溶解特性及其对无水硫铝酸钙水化进程的影响,并基于Krstulovic-Dabic和Kondo模型,计算了水化反应各阶段的动力学参数。结果表明,半水石膏、二水石膏、硬石膏在纯水中的溶解度分别为2.74、2.30、2.38 g/L,半水石膏的溶解速率最大,其次是二水石膏,硬石膏的最小(1 h的溶解度为1.19 g/L)。石膏的加入缩短了无水硫铝酸钙水化诱导期进而加快了水化进程,其中半水石膏表现最为显著,水化热曲线几乎不存在诱导期,二水石膏次之,硬石膏对诱导期的影响最小;加速期初期的水化反应速率常数从小到大为硬石膏体系、二水石膏体系、半水石膏体系。石膏溶解速率和溶解度影响钙矾石的形成过程,溶解速率大的石膏促使水化早期钙矾石沉淀出现,生成量快速达到最大值;且在相同时间内,溶解度高的石膏体系钙矾石生成量大,在水化1 h时,半水石膏体系中钙矾石生成量约占试样总量的15.77%(质量分数),二水石膏体系中钙矾石生成量占13.28%(质量分数),硬石膏体系中钙矾石生成量仅占3.60%(质量分数)。

无水硫铝酸钙矿物的合成及形成机制(英文)

用化学试剂CaCO3,Al2O3,CaSO4·2H2O制备无水硫铝酸钙(C4A3S)单矿物,借助化学分析法、X射线衍射、差热–热重分析及扫描电镜–能谱仪等研究了C4A3S矿物的形成机理。研究表明:C4A3S矿物分别是通过3种不同途径形成的;在煅烧温度低于1100℃时,C4A3S矿物主要是由CaO,Al2O3,CaSO4直接通过固相反应形成;在煅烧温度高于1100℃时,C4A3S矿物是通过中间矿相七铝酸十二钙(C12A7)或铝酸一钙(CA)的形成而形成的。

不同水灰比下无水硫铝酸钙的水化反应

为澄清无水硫铝酸钙的水化反应机理,利用化学试剂Ca CO3、Al2O3、Ca SO4合成纯度达90%以上的无水硫铝酸钙（C4A3）单矿物,研究其在水灰比为0.3、05、0.7条件下的水化反应,包括不同水化时间的水化产物及变化规律,用X射线衍射仪、综合热分析仪和扫描电子显微镜对水化产物进行分析.结果表明：水化产物为含不同摩尔结晶水的2种单硫型水化硫铝酸钙C4AH12（AFm-12）和C4AH1 4（AFm-14）以及无定形状态的铝凝胶（AH3）,整个水化过程未生成钙矾石（AFt）;随着水化时间的延长,C4AH12（AFm-12）会逐渐转化为C4AH1 4（AFm-14）;水化反应主要集中发生在3~12 h,后期C4AH1 4晶体不断长大.

钙钛矿对无水硫铝酸钙形成的影响

通过化学分析、差热分析和XRD分析系统地研究了钙钛矿对无水硫铝酸钙形成的影响·研究结果表明:钙钛矿的存在对无水硫铝酸钙的原料二水石膏的二次脱水几乎没有影响,随着CT的掺量增加,碳酸钙分解反应的活化能逐步降低,有利于碳酸盐的分解,无水硫铝酸钙合成的开始温度有所降低,游离石膏量减少,f CaO的量逐渐减少,无水硫铝酸钙合成量增加,随着温度的升高,也有利于石膏的分解·

氧化钾对硅酸二钙和无水硫铝酸钙矿物形成的影响

目的为研究K2O对高硅贝利特硫铝酸盐水泥主要矿物C2S和C4A3 S的影响,为含有钾的低品位矿物原料生产高硅贝利特硫铝酸盐水泥奠定了基础.方法采用f CaO分析、热分析方法.结果少量的K2O,降低了f CaO的质量分数,降低了CaCO3的分解温度及矿物的合成温度.结论适量的K2O,有利于f CaO的吸收,降低了C2S和C4A3 S矿物及C2S和C4A3 S复合矿物合成温度,加速了高硅贝利特硫铝酸盐水泥矿物的形成;除K2O的作用外,复合矿物的相互作用也对这两种矿物的生成尤其是C2S的生成起了一定的促进作用.

氧化钛对无水硫铝酸钙形成的热分析实验研究

通过对DTA、TG热分析 ,探讨了氧化钛 (TiO2 )对无水硫铝酸钙 (C4A3 S)形成的影响 ,通过热分析曲线计算了含有不同TiO2 掺量的碳酸钙分解活化能Ea,和C4A3 S合成峰的面积 ,并计算了石膏在 12 2 4℃晶型转变峰面积及在 1374℃石膏的分解率 .实验证明 :随着氧化钛掺量的增加 ,碳酸钙分解活化能Ea 平均降低 82kJ/mol,无水硫铝酸钙合成的初始温度平均降低 33℃ ,游离石膏量平均减少15 1% ,无水硫铝酸钙合成量平均增加 2 7% ,随着温度的升高 ,石膏的分解率增加 2 7% .

聚羧酸高效减水剂与缓凝剂对无水硫铝酸钙-石膏体系流动性和凝结时间的影响

本文研究了聚羧酸高效减水剂(PC)与柠檬酸(CA)、葡萄糖酸钠(SG)两种缓凝剂复合使用对无水硫铝酸钙(C4A3)-二水石膏(Ca SO4·2H_2O)复合体系性能的影响,测试了浆体流动度、凝结时间和吸附量的变化规律,并对其水化产物进行X-衍射分析(XRD)和微观形貌(SEM)分析。结果表明:随着CA掺量的增加体系初始流动度减小,流动度损失减小;随着SG掺量增加体系初始流动度增大,流动度损失减小。随着两种缓凝剂掺量的增加,C4A3-Ca SO4·2H_2O浆体凝结时间延长且初凝到终凝的时间间隔增大,SG的缓凝作用比柠檬酸强;两种缓凝剂均对体系水化产物AFt晶体有细化作用,并且SG对AFt的细化作用更加明显。

无水硫铝酸钙在石膏和氢氧化钙水溶液中的水化试验研究

基于无水硫铝酸钙水化固液反应的机理,分别在20℃和60℃恒温条件下研究了不同的n(C4A3S∶C SH2∶CH)对C4A3S的水化程度以及水化产物的影响。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表征水化试样的矿物种类和微观结构。研究结果表明,CH对C4A3S的水化有一定的抑制作用,温度的升高都有利于C4A3S的水化。在溶液中有CH存在的条件下,温度的提高使得C4A3S在水化早期形成AFm相;由于C SH2量充足,最终的水化产物为AFt相。(在本文缩写中,C=CaO,A=Al2O3,H=H2O,S=SO3,S=SiO2)

无水硫铝酸钙-石膏-石灰石水化体系的热力学模拟与验证

基于热力学模拟,研究了无水硫铝酸钙-石膏-石灰石三元体系的水化产物组成和含量变化规律。模拟结果表明,在无水硫铝酸钙-石膏-石灰石三元体系中,根据石膏、石灰石的掺量和液相的pH值变化,可将水化产物相和pH值的演变过程分为5个区域(Ⅰ~Ⅴ区)。Ⅱ区与Ⅲ、Ⅳ区的边界为石灰石完全反应的边界,Ⅳ区与Ⅴ区的边界为石膏完全反应的边界。基于模拟结果建立了无水硫铝酸钙-石膏-石灰石三元体系的水化模型,并结合实验数据进行了验证,该研究结果为无水硫铝酸钙-石膏-石灰石三元体系的水化机理研究以及硫铝酸盐水泥的配料设计提供了重要理论依据。

无水硫铝酸钙水化热动力学特性的研究

采用具有80年代国际先进技术性能的热导式C80微量热议，研究了无水硫铝酸钙（C4A3S），在CaSO4·2H2O存在条件下的水化反应热动力学特性，并与硅酸盐水泥水化热动力学特性作了分析和比较。热谱曲线分析表明,C4A3的水化历程可以分为三个阶段：1）水化加速期（15～50min）；2）水化减速期（50～140min）；3）受扩散控制期（140min后）。文中还按数学模型计算了C4A3的最终水化热（P∞）、水化反应半衰期（τ）、水化反应速度常数（K）、水化反应阶段因数（N）。此外，还对其水化反应反应机理作了初步探讨。

掺杂P_2O_5对无水硫铝酸钙形成及水化性能影响的研究

研究了掺杂P2 O5 对无水硫铝酸钙矿物形成及水化性能的影响。结果表明 ,在 1 30 0℃保温 1h的煅烧条件下 ,因P2 O5 有稳定过渡产物CA的作用 ,从而减慢C4A3S的形成速度 ;而在 1 30 0℃保温 3h的煅烧条件下 ,掺加适量的P2 O5 能使C4A3S的形成量增加。当P2 O5 含量高于 1 %时 ,则C4A3S的形成量减少 ;掺杂使晶体主要以四方晶系的结构形式存在。在本实验条件下 ,掺加少量的P2 O5 可提高的水化反应活性 ,其原因归结为晶体结构的畸变。

利用离子掺杂固相法煅烧立方晶型硫铝酸钙

通过掺杂适量水泥原料中常见的Na^+、Si^4+、Fe^3+,利用固相法制备立方晶型无水硫铝酸钙(Ca4Al6SO16,C4A3$),并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜等,研究了Ca4-xNaxAl6-x-yFeySixO12SO4系列产物的物相组成和微结构.结果表明:Na^+的掺杂对立方晶型C4A3$的形成和稳定具有重要影响;当Na^+掺杂量x较低或较高(x=0.1或x=0.4)时,固相法合成的C4A3$主要以正交晶型存在,且有较多副产物形成;当Na^+掺杂量x=0.2或x=0.3、复掺适量Si^4+和Fe^3+时,固相法合成的C4A3$主要以立方晶型存在(含量最高可达80%以上),分别呈现多角形或球形微观形貌.

高贝利特硫铝酸盐水泥的熟料煅烧及其强度

用粉煤灰、石灰石、石膏作原料,烧制了以贝利特(β-C2S)为主、无水硫铝酸钙(C4A3S)为辅的高贝利特硫铝酸盐水泥,其w(β-C2S)达60%、w(C4A3S)30%,熟料中无C3S和C3A。分析了率值和煅烧制度对熟料矿物形成的影响,较佳的煅烧工艺参数是:碱度系数Cm为0.95～1.03,铝硫比P为3.32～3.65,煅烧温度1280～1340℃,保温时间45～70min。试验表明C4A3S使水泥具有较高的早期强度,大量的β-C2S持续水化保证了水泥强度的稳定增长。水泥胶砂的1d、3d、7d和28d抗压强度分别为16.5MPa、28.0MPa、36.7MPa和48.6MPa。硬化水泥砂浆的总孔隙率低,最可几孔径小。

用脱硫石膏制备硫铝酸盐水泥熟料研究

用脱硫石膏代替天然石膏进行硫铝酸盐水泥熟料制备试验研究。结果表明:用本试验所采用的原料,配料比为m(矾土)∶m(石灰石)∶m(脱硫石膏)=35∶43∶22,煅烧温度为1400℃可烧制成矿物组成为无水硫铝酸钙和硅酸二钙的合格硫铝酸盐水泥熟料。从外观特征及借助XRD、SEM分析温度对水泥熟料烧结的影响,当烧结温度为1300℃时,熟料结构酥松,强度低,其主晶相为C4A3S、β-C2S、2C2S.CaSO4,熟料为欠烧料;当烧成温度为1400℃时,熟料结构致密,强度高,形成的主要矿物为C4A3S、β-C2S和C4AF,属于正常合格的硫铝酸盐水泥熟料;当烧成温度为1500℃时,出现液相过多,熟料块坚硬,主晶相为C4A3S、β-C2S、C12A7、CT,熟料为过烧料。

用阜新煤矸石制备阿利特-硫铝酸盐水泥的试验研究

我国大量堆存和正在排放的煤矸石,既是一种矿业排量最大的废弃物,又可以被认为是一种可利用的巨型资源。阜新煤矸石主要由石英、长石、伊利石等矿物组成,化学成分含60%～67%SiO2,13%～18%Al2O3,具有高硅低铝特征,属于目前难以利用煤矸石。本文实验采用了C3S-C4A3S-C2S-C4AF体系,利用煤矸石的Al2O3煅烧成无水硫铝酸钙而不是铝酸三钙。添加BaSO4、CaF2和铬渣,使硅酸三钙和无水硫铝酸钙能在1300～1360℃共生,制备出了阿利特-硫铝酸盐水泥。水泥熟料在1360℃,保温1小时烧成。研制的煤矸石水泥3天和28天抗压强度分别达到了34.7～36.8MPa和52.2～54.4MPa,达到了525#早强型高性能水泥指标。

快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥熟料水化机理研究

研究了一种新型快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥的水化性能,并利用微量热仪、XRD、TGA、SEM等方法进行了水泥水化过程,水化产物和微观形貌结构的表征。实验结果表明:新型高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的早期水化放热迅速并集中,早期强度发展迅速;该水泥的早期水化产物主要为AFt和铝胶相,未发现CH相;在水化后期,生成的AFt会发生转化生成AFm相,同样没有发现CH相。随着水化的进行,水化产物不断增多,针棒状的AFt穿插,交错在凝胶之间,形成了较为致密的结构,从而提高了水泥的强度。

高贝利特硫铝酸盐熟料矿物的活化及其混凝土性能

研究了Ba2+、P5+、Zn2+和B3+四种外掺离子对高贝利特硫铝酸盐(HBCSA)熟料中贝利特和C4A3矿物的影响机制以及活化效果最佳试样的混凝土性能。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱(IR)表征了熟料矿物结构及形貌,试验表明,Ba2+、P5+和Zn2+在高温煅烧条件下,进入β-C2S和C4A3矿物晶格,引起晶体结构的不对称性,造成晶格畸变,从而稳定晶型、提高矿物的水硬性;B3+对C4A3矿物影响不显著,而对贝利特矿物有显著负面影响。综合得出:外掺离子对β-C2S的稳定及活化效果顺序为:Ba2+>P5+>空白>Zn2+>B3+,对C4A3的活性提高作用次序则为:P5+>Ba2+>Zn2+>空白>B3+,对水泥强度的提高作用依次为:Ba2+>P5+>Zn2+>空白>B3+。经Ba2+活化后的强度等级为C30的HBCSA混凝土的抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量等力学性能以及抗硫酸侵蚀性能、抗碳化性能和干缩等耐久性能均优于PC混凝土。

高贝利特硫铝酸盐水泥活化研究进展

基于我国提出的“双碳”战略目标,水泥行业应针对其高碳排放问题制定脱碳计划,因此,低碳水泥的研发和应用迫在眉睫。高贝利特硫铝酸盐水泥是一种在节能减排的同时能够资源化利用含铝工业废弃物的新型低碳水泥,未来也将会是一种具有高强度的低成本水泥。因此,高贝利特硫铝酸盐水泥的研发促进了水泥行业的绿色化发展。然而,水泥矿物组成中高活性无水硫铝酸钙含量较低,导致水泥石早期强度较低。对水泥早期活性进行研究可提升水泥强度,进而扩大其应用范围。本文通过简述高贝利特硫铝酸盐水泥的组成、特点和研究现状,从水泥主要矿物硅酸二钙、无水硫铝酸钙的活化和水泥矿物组成设计优化三个方面总结了影响高贝利特硫铝酸盐水泥活性的因素,旨在为高性能水泥的研制提供理论指导。

硫铝酸盐水泥水化、硬化及其特性

硫铝酸盐水泥是一个新的水泥系列,它是以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物的熟料,通过外掺二水石膏而制得的早强、微膨胀、膨胀和自应力等水泥。目前试产、试用的数量达四万吨。此水泥用于自应力水泥压力管以及其他制品和抢修、防渗等工程上得到良好的效果。用X射线、差热分析、电子显微镜、压汞侧孔仪等工具,研究了这一水泥系列的水化产物、水化过程、水泥石结构。解释了硫铝酸盐自应力水泥具有自应力值高、抗渗气密性好、工艺性能稳定等特性的原因;证明了低碱度下钙矾石的膨胀理论的正确性;讨论了硫铝酸钙系统水泥早期强度发挥快的原因;提出了对该系统水泥耐久性的看法。