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。

固体废弃物+贝利特硫铝酸盐水泥混凝土冻融循环作用下水化硬化性能研究

为探究在冻融循环条件下,掺加固体废弃物的贝利特硫铝酸盐水泥混凝土的水化硬化性能,通过物理性能测试和扫描电镜,研究抗压强度、抗拉强度、吸水率的变化及微观结构调整。研究结果表明,冻融循环显著影响了材料的力学性能和微观结构,主要表现为孔隙度的增加和孔隙分布的不均匀性。这些发现为掺加固体废弃物的水泥材料设计和制备工艺提供了技术支撑。

高贝利特硫铝酸盐水泥在免拆钢筋桁架楼承板中的应用

装配式叠合楼板是由预制混凝土底板和现浇钢筋混凝土层叠合而成的装配整体式楼板。对比分析了装配式叠合楼板、钢质楼承板、纤维水泥板楼承板、细石混凝土免拆钢筋桁架楼承板的生产工艺与性能特点。重点分析了采用高贝利特硫铝酸盐水泥制作的细石混凝土免拆钢筋桁架楼承板的工艺特点及性能。高贝利特硫铝酸盐水泥细石混凝土底板吊装速度快、脱模时间短、低温免蒸养、免拆模;底板密度较小、收缩变形量小、抗压强度高、吸水率小、跨度大。

以气态硫磺还原磷石膏作全钙源制备贝利特硫铝酸盐水泥

以气态硫磺还原磷石膏(PG)作为全钙源,采用分段煅烧制度制备了贝利特硫铝酸盐水泥,并采用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪等研究了其矿物相组成与水化性能.结果表明:贝利特硫铝酸盐水泥的主要矿物相为Ca_(4)Al_(6)(SO_(4))O_(12)(C_(4)A_(3)S)、Ca_(2)SiO_(4)(β-C_(2)S)和Ca_(8)Fe_(4)Al_(4)O_(20)(C_(4)AF),同时含有少量的钙铝黄长石(C_(2)AS)和alpha'-Ca_(2)SiO_(4)·0.05Ca_(3)(PO_(4))2(α'-C_(2)S);随着煅烧温度和煅烧时间的增加,C_(4)A_(3)S的含量增加,但煅烧温度超过1300℃,煅烧时间超过90 min后会对C_(4)A_(3)S的形成产生不利的影响;过度煅烧熟料各龄期的强度都会降低,对其早期强度的发展产生了不利的影响,但对其后期强度的发展有利.

复合外加剂对高贝利特硫铝酸盐水泥应用性能影响研究

研究了碳酸锂、酒石酸、硼酸、柠檬酸等外加剂,对高贝利特硫铝酸盐水泥的凝结时间、胶砂强度、流动度等技术参数的影响,并测试分析水泥不同龄期水化产物的成分、含量和形貌特征.研究成果改进了高贝利特硫铝酸盐水泥的技术性能,扩大了高贝利特硫铝酸盐水泥的使用范围,对此类特种水泥的改性研究和工程应用提供了相应的技术参数和理论支持.

高贝利特硫铝酸盐水泥—普通硅酸盐水泥复合胶凝材料体系性能研究

为进一步提升高贝利特硫铝酸盐水泥(HBSAC)与普通硅酸盐水泥(P·O)的性能,获得性能优异、经济性较好的新型胶凝材料,开展了HBSAC和P·O的复配研究。研究了不同复配合比例HBSAC-P·O复合胶凝材料的物理性能、力学性能和干缩性能,结合水化产物的形成分析,阐明了HBSAC-P·O复合胶凝材料体系的水化机理。结果表明:在HBSAC中加入P·O,复合胶凝材料的标准稠度用水量减少,凝结时间延长,干缩率增加,后期强度增加的同时早期强度降低;在P·O中加入HBSAC,复合胶凝材料的标准稠度用水量减少、凝结时间缩短,干缩率降低,但是其早期强度并未得到提升;HBSAC-P·O复合胶凝材料的水化机理在于削弱了硫铝酸盐矿物的早期水化作用,降低了早期强度;增强了硅酸盐矿物的后期水化作用,提高了后期强度。

矿粉与粉煤灰对高贝利特硫铝酸盐水泥水化和强度的影响

掺加矿物掺合料是降低高贝利特硫铝酸盐水泥(HB-SAC)混凝土的生产成本并改善其凝结硬化性能的有效措施。研究了水灰比为0.5时,矿粉(MP)、粉煤灰(FA)对高贝利特硫铝酸盐水泥抗压强度、砂浆流动度、标准稠度用水量、凝结时间的影响;并通过XRD、SEM对掺加不同矿物掺合料的高贝利特硫铝酸盐水泥净浆进行分析。结果表明:掺加矿物掺合料延长了高贝利特硫铝酸盐水泥的凝结时间;水泥浆体标准稠度用水量随矿物掺合料掺量的增加呈先减小后增大趋势,掺量为10%时达到最小值;掺加矿物掺合料后水泥砂浆流动度变大,粉煤灰对砂浆流动度的影响显著;当掺量从0增加至30%时,掺加矿粉抗压强度降低15.4%,掺加粉煤灰抗压强度降低27.6%;掺矿粉、粉煤灰后,水泥浆体中C-S-H凝胶数量增加,其他水化产物无明显变化。

矿渣-高贝利特硫铝酸盐水泥抗硫酸盐侵蚀机理的研究

硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性的一个重要影响因素,为进一步提高高贝利特硫铝酸盐水泥(HB-CSA)基混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,在HB-CSA中掺入粒化高炉矿渣(GBFS)以提高HB-CSA抗硫酸盐侵蚀性能。采用抗蚀系数来评价矿渣对HB-CSA砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并结合X射线衍射分析法、热重分析法、压汞法、扫描电子显微镜等测试方法,从微观层次对抗硫酸盐侵蚀机理进行了研究。结果表明,矿渣可以提高HB-CSA的抗硫酸盐侵蚀性能,HB-CSA的抗蚀系数可提高至1.51。GBFS-HB-CSA体系在抗硫酸盐侵蚀过程中,矿渣颗粒对HB-CSA孔结构的填充细化起主要作用,SO_(4)^(2-)和Ca(OH)_(2)共同激发矿渣中Al_(2)O_(3)与SiO_(2)水化生成凝胶和钙矾石(AFt),凝胶和AFt填充在浆体孔隙中,细化了浆体孔径,使浆体结构密实,降低了离子渗透性,从而提高HB-CSA抗硫酸盐侵蚀的能力。

钢渣对固废基贝利特-硫铝酸盐水泥水化的影响

针对钢渣对贝利特-硫铝酸盐水泥(BSAC)水化活的影响,采用了抗压强度、水化热、化学结合水、X射线衍射(XRD)以及热重综合分析等测试方法研究了不同钢渣含量的BSAC的水化特性。结果表明,在一定掺量范围内BSAC的水化活性随着钢渣掺量的增加呈先增大后减小的趋势。钢渣对BSAC水化的影响主要集中在水化前期,对其水化后期的影响相对较小。

利用铝尾矿制备高铁相贝利特硫铝酸盐水泥的研究

本研究采用低品位的工业原材料铝尾矿进行配料,制备高铁相矿物含量(铁相矿物>15%)的高铁相贝利特硫铝酸盐水泥(BBSC),借助DTA-TG、岩相、QXRD等检测手段研究高铁相矿物对高贝利特硫铝酸盐水泥生料易烧性、熟料矿物形貌、矿物组成及物理性能等方面进行研究。研究表明:铁相含量对高贝利特硫铝酸盐水泥的烧成影响较为复杂,高铁相可以促进C_(4)A_(3)S的形成,改变C2S矿物的晶型及形貌,其自身存在的形态及形貌也发生了明显的变化;在铁相含量小于25%时,随着铁含量的增加,后期强度(21 d、28 d)增进率较大,会降低抗折强度的倒缩。

高贝利特硫铝酸盐水泥与铁尾矿砂制备无机人造石的研究

以42.5级高贝利特硫铝酸盐水泥和级配铁尾矿砂为基材,加入矿渣粉、复合缓凝剂、减水剂等功能性助剂为原料,制备无机人造石板材。在水泥用量为20%~50%时,通过对料浆的维勃稠度控制(10~15 s),确定合理的水料比;通过弯曲强度、压缩强度、耐磨性、莫氏硬度、尺寸变化率的性能对比,确定本体系中水泥最佳用量为35%;通过对不同缓凝剂的复配,优选出0.02%柠檬酸与0.06%柠檬酸钠复配后,对操作时间保持最好且对早期强度的影响最小;通过在制作板材过程中,表面采用封闭剂、罩光剂的密闭处理,可以使板材的吸水率降至0.1%以下,板材的光泽度提高至90以上。

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。

利用粉煤灰、拜耳法赤泥制备贝利特硫铝酸盐水泥

以粉煤灰、拜耳法赤泥为原料制备贝利特硫铝酸盐水泥,研究赤泥掺入及掺入量变化对水泥熟料烧结温度、工作性能、力学性能的影响,借助XRD分析熟料的矿物组成及各矿物含量。结果表明:利用粉煤灰、拜耳法赤泥能制备出各项性能合格的贝利特硫铝酸盐水泥。赤泥的掺入能降低熟料的烧成温度,一定量赤泥的掺入能促进C4A3S矿物的形成,提高水泥的抗压强度。当掺入量超过8%(质量分数)时,会引起强度的下降。赤泥掺量为4%时,所制水泥的28 d抗压强度达到48.9 MPa。

赤泥和脱硫石膏制备高贝利特硫铝酸盐水泥熟料

以赤泥、脱硫石膏和石灰石等为原料,通过添加一定量的砂岩和高铝石,烧制了以硅酸二钙(C2S)、无水硫铝酸钙(C4A3S)和铁铝酸四钙(C4AF)等为主要矿物的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料。研究了煅烧温度、煅烧时间以及原料配比等因素对熟料性能的影响,确定了最佳的煅烧温度为1 280℃,煅烧时间为30 min,低于普通硫铝酸盐水泥熟料100℃左右;并将烧成熟料按标准方法成型,水化至一定龄期后进行力学性能测试,其具有较好的早期强度,高贝利特的矿物组成(40%~60%)保证了后期强度的稳定增长,且C2S含量为45%~50%、C4A3S含量为25%~30%时具有较好的抗压强度,28 d强度可达48.2 MPa;其水化产物主要为钙矾石(AFt)和C-S-H凝胶,还含有少量的单硫型水化硫铝酸钙(AFm)和铝胶(AH3)。

利用低品位铝矾土和铸造废砂制备高贝利特硫铝酸盐水泥的研究

采用正交试验研究利用低品位铝矾土、铸造废砂、石灰石、石膏等原料制备高贝利特硫铝酸盐水泥的煅烧条件。对生料热稳定性、水泥熟料组成及其水化产物形貌等进行测试表征。可初步确定熟料的煅烧温度范围在1250~1360℃,该水泥熟料的主要矿物组成为贝利特和无水硫铝酸钙,用X-射线K值法定量分析熟料物相组成与理论计算值基本接近。该水泥的主要水化产物有钙矾石、水化硅酸钙凝胶、单硫型水化硫铝酸钙等。实验研究表明:煅烧温度1300℃,保温时间90 min,急冷,制得的高贝利特硫铝酸盐水泥凝结时间短,初凝时间30 min,终凝仅40min,28 d水泥净浆强度可达65.4 MPa,胶砂强度与市售42.5硫铝酸盐水泥相比,早期强度比较接近,后期强度高出10%。

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。

晶型稳定剂对高硅贝利特硫铝酸盐水泥强度的影响

目的研究利用工业废料配制高硅贝利特硫铝酸盐水泥及不同温度制度下几种晶型稳定剂对该种水泥强度的影响.方法以单掺和复合掺加的方式将稳定剂配料加入到水泥之中,在不同温度下烧成、磨细、水灰比一定、制成试样、测各龄期强度.结果实验证明单独加入和复合加入稳定剂后,使水泥的后期强度提高,但提高程度有所不同,另外,不同的烧成温度对高硅贝利特硫铝酸盐水泥强度影响也很显著.结论单一稳定剂加入对高硅贝利特硫铝酸盐水泥强度的影响程度由大到小依次为氧化硼、氧化硫、氧化钛;两种稳定剂复合后的效果明显好于单掺效果;1250℃时β C2S容易生成,有利于后期强度增长,1300℃有利于无水硫铝酸钙生成,早期强度较高.

游离石膏对高贝利特硫铝酸盐水泥熟料烧成的影响

设计了五种不同f-Ca SO_4/C_4A_3的生料配比,研究了f-Ca SO_4含量变化对高贝利特硫铝酸盐水泥熟料烧成的影响。通过TG-DSC分析了高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的形成过程,利用XRD、f-Ca O含量分析得到了熟料的适宜煅烧制度,进一步用SEM观察了不同含量f-Ca SO_4对熟料矿物微观形貌影响,最后研究了f-Ca SO_4对高贝利特硫铝酸盐水泥熟料力学性能的影响。结果表明:高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的适宜煅烧温度范围为1300～1400℃,保温时间为40 min;熟料中C_2S、C_4AF含量与设计值相一致,随着f-Ca SO4/C4A3增加,非晶固溶体有逐渐增多的趋势;随着f-Ca SO_4/C_4A_3增加,熟料早期强度先增大后降低,后期强度逐渐增大,当f-Ca SO_4/C_4A_3为0. 4时有最高早期强度。

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.