硫铝酸盐与硅酸盐矿物合成高性能水泥

主要阐述以硅酸盐矿物阿利特(C3S)或贝利特(C2S)与硫铝酸盐矿物硫铝酸钙(C4A3S)或硫铝酸钡钙[C(B)4A3S\〗为主导矿物的复合型水泥的组成设计、低温合成技术及其性能与应用,同时还阐述了具有突出快硬早强特点的硫铝酸钡钙矿物的性能以及由该矿物复合成的新型水泥的研究进展,对以阿利特硫铝酸钡钙为主导矿物的新型高胶凝性水泥的发展前景进行了展望。

石灰石粉含量对阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土性能的影响

利用机制砂制备阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土,主要研究石灰石粉含量对阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土性能(抗压强度和抗渗性能等)的影响。结果表明:在机制砂阿利特–硫铝酸钡钙水泥基高性能混凝土中,随着石灰石粉含量的增加,其高性能混凝土(3 d、7 d、28 d和56 d)抗压强度逐渐增加,其高性能混凝土抗渗性能逐渐提高。

硅酸盐与硫铝酸盐矿物复合水泥材料的研究进展

阐述了阿利特 -硫铝酸盐水泥、贝利特 -硫铝酸钙钡水泥的研究、进展及目前研究的热点。同时对以阿利特 -硫铝酸钙钡为主导矿物的新型高胶凝性水泥材料进行了展望。

硫铝酸钡钙矿物的早期水化

利用水化热分析、环境扫描电镜和X射线衍射对2.75CaO·0.25BaO·3Al2O3·BaSO4(C2.75B1.25A3S)矿物的早期水化行为进行了研究。结果表明:C2.75B1.25A3S矿物水化放热速度迅速,早期水化反应剧烈。水化早期,水化产物均匀覆盖于熟料颗粒表面,至6h时,熟料颗粒周围形成大量的细针状水化产物晶体。水化至12h后,晶体逐渐长大,附着于熟料颗粒的四周并相互交织在一起,熟料颗粒表面的水化膜消失。C2.75B1.25A3S的早期水化过程在14h基本结束。

微量元素Cr对硫铝酸钡钙的合成及性能的影响

在硫铝酸钡钙矿物体系中引入微量元素Cr,探讨了微量元素Cr对硫铝酸钡钙矿物体系的矿化作用。通过DTA-TG分析研究了其烧成制度及微量元素Cr对硫铝酸钡钙矿物形成机制的影响 ,同时利用XRD和SEM -EDS对熟料矿物组成及结构进行了分析。结果表明 ,在硫铝酸钡钙矿物体系中引入适量的矿化剂Cr2 O3 ,可提高该矿物的早期强度。微量元素Cr的引入 ,可以使硫铝酸钡钙矿物的晶粒细化 ,晶粒尺寸在 1μm左右。Cr2 O3 的适宜掺量为 1.2 %。

阿利特-硫铝酸锶钙水泥的制备与性能研究

通过固定硅酸盐水泥熟料率值,改变硫铝酸锶钙矿物的含量,研究了阿利特-硫铝酸锶钙水泥的合成与性能。利用X射线衍射、扫描电镜与能谱分析、岩相分析等测试手段分析了阿利特-硫铝酸锶钙水泥熟料的组成和结构。结果表明,硫铝酸锶钙矿物与硅酸盐熟料矿物可以共存,其最佳引入量为6%～12%,在1350～1380℃温度范围烧成时结晶较好。在上述条件下制备的阿利特-硫铝酸锶钙水泥的ld、3d和28d抗压强度最高分别达到30.5MPa、58.4MPa和122.2MPa。

阿利特-硫铝酸钡钙水泥的合成与力学性能

用正交试验法选择熟料率值和煅烧温度为影响因素,研究了阿利特硫铝酸钡钙水泥熟料的合成条件与力学性能,并与相同组成的硅酸盐水泥的性能进行比较。结果表明:当硫铝酸钡钙矿物的质量分数为6.0%时,与其复合的硅酸盐水泥熟料的优选硅率、铝率和石灰饱和系数分别为2.5,1.5和0.92,适宜的煅烧温度为1380℃左右。在上述条件下制备的阿利特硫铝酸钡钙水泥1d和3d的抗压强度分别达到20MPa和60MPa,比相同组成硅酸盐水泥的早期强度明显提高,其28d的抗压强度与硅酸盐水泥的持平。利用X射线衍射、扫描电镜与能谱分析等测试手段分析了阿利特硫铝酸钡钙水泥熟料的组成和结构。

贝利特-硫铝酸钡钙水泥的微观结构和力学性能

贝利特–硫铝酸钡钙水泥是一种新型的水泥材料,通过在贝利特熟料矿物体系中引入硫铝酸钡钙矿物,达到提高贝利特水泥早期强度的目的。研究了过量掺加SO3和BaO对贝利特–硫铝酸钡钙水泥性能的影响。研究结果表明:熟料中SO3和BaO最佳过掺量(质量分数)分别为50%和80%,制得的贝利特–硫铝酸钡钙水泥的3d和28d抗压强度分别达到27.0MPa和85.6MPa,展现了良好的力学性能。SO3和BaO的掺入促进了硫铝酸钡钙矿物的形成,同时对阿利特在低温下形成及对贝利特矿物的活化起到了重要作用。

复合调凝组分对硫铝酸盐水泥性能的影响及机理

为了有效控制硫铝酸盐水泥(SAC)的凝结时间,研究了硼砂、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠单掺和复掺对硫铝酸盐水泥凝结时间和流动性能的影响。结果表明:葡萄糖酸钠与柠檬酸钠以一定质量比复合后可以有效控制水泥浆体的凝结时间,并很好地改善其工作性能和早期强度,而且葡萄糖酸钠与柠檬酸钠复合质量比为5∶1时对硫铝酸盐水泥的缓凝效果最好。水化早期浆体的XRD和SEM分析结果表明,复合调凝组分的加入减缓了钙矾石的生成,并且使得水化产物中CSH凝结的生成数量增多,从而有效抑制了硫铝酸盐水泥的水化速度,并改善了其工作性能。

阿利特-硫铝酸钡钙水泥抗硫酸盐侵蚀性能的研究

本文研究了石膏掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并与硅酸盐水泥进行了比较;利用XRD,SEM-EDS等测试方法对侵蚀后水泥水化产物的物相组成和形貌进行了分析。研究结果表明:阿利特-硫铝酸钡钙水泥具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能。当石膏掺量为5%时,阿利特-硫铝酸钡钙水泥的抗蚀系数达1.31,而硅酸盐水泥的抗蚀系数仅为0.94。石膏对阿利特-硫铝酸钡钙水泥硬化浆体的致密性有较大影响,进而影响水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。同时,对阿利特-硫铝酸钡钙水泥的抗侵蚀机理进行了初步分析。

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。

阿利特-硫铝酸钡钙水泥砂浆抗渗性能研究

研究了矿渣、粉煤灰和沸石粉对阿利特-硫铝酸钡钙水泥砂浆抗渗性能和抗Cl-渗透性能的影响.采用XRD,SEM对28 d砂浆的水化产物物相组成和形貌进行了分析、观察;用压汞法对硬化砂浆的孔结构进行了分析.结果表明:在阿利特-硫铝酸钡钙水泥浆体中,掺和料的加入可以提高结构的致密性、抗渗性能和抗Cl-渗透性能,3种掺和料对砂浆抗渗透性能的作用效果为:矿渣>粉煤灰>沸石粉,对抗Cl-渗透性能的作用效果为:矿渣>沸石粉>粉煤灰.

贝利特-硫铝酸钡钙水泥的合成

选择熟料率值和硫铝酸钡钙掺量为影响因素,通过正交试验研究了贝利特—硫铝酸钡钙水泥的合成条件和力学性能,并利用XRD、SEM-EDS等测试手段分析了该水泥熟料的组成和结构。结果表明:煅烧温度为1 320℃时,制备贝利特—硫铝酸钡钙水泥熟料最优化组合为铝率1.4,硅率2.3,石灰饱和系数0.77,硫铝酸钡钙矿物的质量分数为9%。在此条件下该水泥的3 d和28 d抗压强度分别达到11.4 MPa和64.8 MPa,展现了良好的力学性能。

贝利特-硫铝酸钡钙水泥的合成及力学性能

选择熟料率值和硫铝酸钡钙掺量为影响因素,采用正交试验法研究了贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的合成条件和力学性能.研究结果表明,贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的最佳组成为:硅率为2.9,铝率为1.1,石灰饱和系数为0.81(均为质量比),硫铝酸钡钙掺量为9%(质量分数),适宜的煅烧温度为1 380℃.在最佳条件下合成的贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3,28,90 d抗压强度分别达到了23.8,80.9,97.4 MPa,展现了良好的力学性能.利用XRD,SEM-EDS和岩相分析等测试手段分析了该熟料的组成和结构.

CaF_2对阿利特-硫铝酸锶钙水泥性能的影响

将硫铝酸锶钙矿物引入到硅酸盐熟料矿物体系中,合成阿利特-硫铝酸锶钙水泥。利用XRD,SEM-EDS和岩相等测试手段研究了CaF2对阿利特-硫铝酸锶钙水泥熟料矿物组成和水泥性能的影响。结果表明,CaF2能够促进固相反应使得阿利特在较低温度下形成,有利于阿利特和硫铝酸锶钙矿物的共存。当CaF2在熟料中的掺入量为0.6%时,阿利特-硫铝酸锶钙水泥的1 d、3 d和28 d抗压强度分别达到32.8 MPa、67.7 MPa和120.4 MPa,表现出良好的力学性能。

养护温度对贝利特-硫铝酸钡钙水泥水化的影响

通过水化程度测试、抗压强度测试、XRD及SEM分析,研究了养护温度对贝利特-硫铝酸钡钙水泥水化程度、力学性能和水化产物的组成及其结构的影响,并将实验结果与普通硅酸盐水泥的相关性能进行比较。结果表明:养护温度对贝利特-硫铝酸钡钙水泥的早期水化影响较大,适当提高养护温度对贝利特-硫铝酸钡钙水泥的早期水化具有显著的促进作用,而对后期水化影响较小。养护温度从5℃提高到35℃时,该水泥3d水化程度由31.57%提高到62.56%,水化3d抗压强度由28.1MPa增强到52.7MPa。与普通硅酸盐水泥相比,贝利特-硫铝酸钡钙水泥早期抗压强度受养护温度的影响更大。

石膏对阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化程度及浆体组成的影响

利用前期合成的阿利特-硫铝酸钡钙水泥,应用XRD、SEM-EDS等研究了随石膏掺量的改变对新型胶凝材料阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化程度及水化浆体组成的影响.研究结果表明:随石膏掺量增加,水化浆体的水化程度大致趋势是先增加后降低;阿利特-硫铝酸钡钙水泥最佳铝硫比为1.0/1.0,此时硬化浆体在标准稠度加水量下1d、3d和28d龄期的水化程度分别达到48.3%、57.6%和75.3%.XRD及SEM-EDS分析表明在最佳铝硫比1d、3d龄期时水化产物就已大量形成,结构致密.

石膏对贝利特-硫铝酸钡钙水泥强度和硬化浆体结构的影响

研究了石膏对贝利特-硫铝酸钡钙水泥强度和硬化浆体结构的影响。结果表明:贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的矿物组成主要有C3S、C2S、C3A、C4AF和C2.75B1.25A3S;当水泥中石膏掺量为10%时,贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3d、7d、28d和90d抗压强度分别达到了45.0、61.9、82.1和85.6MPa;贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化产物主要有AFt、Ca(OH)2、C-S-H凝胶等,随石膏掺量的增加,AFt的数量逐渐增加,水化后期的Ca(OH)2数量逐渐减少。用XRD和SEM来分析硬化水泥浆体组成和结构。

硫铝酸钡钙矿物水化过程的研究

硫铝酸钡钙是一种性能优良的水泥新矿物 ,以该矿物为基础生产了性能优良的含钡硫铝酸盐水泥。本实验采用不同量的Ba2 + 取代C4A3 S中的Ca2 + ,合成了一系列新型硫铝酸钡钙物。利用XRD、IR、SEM等测试手段 ,研究了在外掺一定量石膏条件下的水化过程 ,确定了系统的水化产物主要为AFt、BaSO4和AH3 凝胶 。

高硅石灰石对贝利特硫铝酸钡钙水泥的影响机理

通过热分析、显微镜观察、X射线衍射分析和扫描电子显微镜-能谱仪测试,研究了高硅石灰石对贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料矿物结构和性能的影响.结果表明:高硅石灰石的分解温度低,少量掺入可以促进C3S晶体发育,提高水泥熟料质量;高硅石灰石带入的α-石英阻碍了C3S矿物的形成和发育,但高硅石灰石带入的菱镁矿和白云石能够改善水泥熟料液相性质,促进C3S矿物在低温下形成.当高硅石灰石与普通石灰石质量比为1.0︰5.0时,所制备的贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3,7,28d抗压强度分别为37.9,60.3,87.9MPa,展现出了良好的力学性能.