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.

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 。

TiO_2对高硅贝利特-硫铝酸盐水泥熟料矿物形成的影响

研究氧化钛对水泥性能的影响在我国具有现实意义,通过实验研究了氧化钛对高硅贝利特水泥熟料矿物形成的影响,试验表明:TiO2可以促进熟料的烧成,降低熟料中fCaO的含量,适量的TiO2可以促进矿物C2S的生成,含量过高却对于C2S的生成不利;TiO2对C4AF和C4A3S生成的影响不大。

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。

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。

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.

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。

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。

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.

高性能贝利特-硫铝酸盐水泥熟料的研究及进展

通过试验室、半工业化以及工业化试验,研究了一种和普通硅酸盐水泥熟料具有基本相同性能的高性能贝利特-硫铝酸盐水泥熟料。介绍了各个试验阶段的一些创新性研究结果及进展情况,以及该种水泥熟料的微观结构和水化行为。该种新型水泥熟料由于配料中大幅度减少了石灰石用量,生产中相对普通硅盐水泥熟料,可以分别降低二氧化碳排放量和热量消耗20%以上。

高性能贝利特-硫铝酸盐水泥的研究及进展(续)

通过第一次的工业试验，总结了熟料的烧成和矿物形成的各种要素，对影响熟料烧成的工艺技术参数进行了进一步优化，在山西阳泉天隆特种材料有限公司完成了第二次工业试验，煅烧出了3d抗压强度30—58MPa，28d抗压强度57—65MPa的高性能贝利特-硫铝酸盐水泥熟料，工业化生产试验取得突破性进展。利用工业化煅烧的新型水泥熟料，对高性能贝利特-硫铝酸盐水泥混凝土的基本性能进行了详细研究，发现利用新型水泥制备的混凝土，工作性良好，强度高．与减水剂有较好的相容性。

颗粒细度及形貌对高贝利特-硫铝酸盐水泥性能的影响

利用循环流化床固硫灰替代部分原材料,制备以硫铝酸钙、硅酸二钙为主要矿物的高贝利特-硫铝酸盐水泥熟料,然后通过激光粒度分析仪和扫描电镜研究熟料的颗粒细度及形貌对其性能的影响。结果显示:利用振动磨粉磨的高贝利特-硫铝酸盐水泥颗粒组成中<3μm细粉颗粒含量增多,凝结时间变短,需水量增加,相应地早期胶砂干缩率随之减小;其早期线性膨胀率与3～10μm范围内的颗粒含量呈正相关关系,后期的线性膨胀率随着30～60μm内的颗粒含量增加而增大;3d强度随着10～30μm范围内的颗粒含量增加而增大,而10～30μm范围内的颗粒含量对28d强度的发展起主要作用;利用球磨机粉磨的以多角形颗粒为主的高贝利特-硫铝酸盐水泥表现出标准稠度用水量高、凝结时间短、线性膨胀率和胶砂干缩率大的特点。

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。

矿渣-高贝利特硫铝酸盐水泥复合体系抗氯离子渗透性研究

通过氯离子扩散系数、氯离子结合能力、MIP、XRD、TG-DSC、SEM研究了矿渣掺量对高贝利特硫铝酸盐复合体系抗氯离子渗透性能的影响,并对机理进行了分析。结果表明:随着矿渣掺量的增加,复合体系的氯离子扩散系数先减小后增大,当矿渣掺量为20%时,氯离子扩散系数最低,为98.7×10^(-14) m^2/s;进一步研究发现,高贝利特硫铝酸盐水泥促进了矿渣的火山灰反应,提高了CS-H凝胶的生成量,提高了氯离子的结合能力,降低了水化产物结构的孔隙率。

高贝利特硫铝酸盐水泥-普通硅酸盐水泥-高铝水泥复合胶凝材料制备超早强修补砂浆

以高贝利特硫铝酸盐水泥、P·O42.5水泥、CA-50高铝水泥为胶凝材料,研究了三种水泥配比、缓凝剂、早强剂、EVA胶粉等对砂浆的凝结时间、抗压强度、拉伸黏结强度的影响。研究表明:以60%的高贝利特硫铝酸盐水泥、20%的P·O42.5水泥、20%的CA-50高铝水泥,5%的硅灰,2%的EVA胶粉制备的砂浆性能最优。

磷石膏与低品位矾土制备高贝利特-硫铝酸盐水泥

利用磷石膏和低品位矾土制备高贝利特-硫铝酸盐水泥,研究了熟料的最佳煅烧工艺制度及配入过量磷石膏对水泥性能的影响。结果表明:在1300℃保温0.5 h,烧制出性能良好的高贝利特-硫铝酸盐水泥熟料,3 d和28 d水泥净浆抗压强度分别可达54.1 MPa和59.1 MPa;过量磷石膏形成的高温硬石膏能起到后掺石膏的作用,对水泥早期力学性能无不利影响。

聚羧酸系减水剂复配β-环糊精对高贝利特硫铝酸盐水泥性能的影响

高贝利特硫铝酸盐水泥(High belite calcium sulphoaluminate cement,HBCSA)是一种新开发的具有低收缩特性的新型胶凝材料,具有强度发展均衡、不易析碱泛白、体积稳定性高和耐久性好等优异性能。但实际应用中发现HBCSA凝结硬化快,常用缓凝剂都难以有效延缓其快速水化的问题,这成为制约其广泛应用的瓶颈。为有效控制HBCSA的凝结时间,扩大其应用范围,本工作将探讨适用于HBCSA的化学外加剂,并揭示HBCSA的水化硬化作用控制机理,提出有效的调控措施。研究发现,将聚羧酸减水剂(Polycarboxylate superplasticizer,PCE)与缓凝组分β-环糊精(β-cyclodextrin,β-CD)复掺到HBCSA净浆或胶砂试件中具有较好的缓凝效果。同时测试了掺加复合外加剂的HBCSA浆体的流动度、凝结时间和各龄期胶砂试件强度,并利用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射分析仪(X-ray diffraction,XRD)、总有机碳(Total organic carbon,TOC)分析仪和八通道热导式等温量热仪深入研究复合外加剂对HBCSA性能的影响。研究结果表明:PCE复掺β-CD的加入减缓了HBCSA水化产物中钙矾石的生成速度,从而有效延长了水泥凝结时间,且两者复配对改善HBCSA的流动性和中后期胶砂强度有积极作用。

利用工业废渣低温烧制高贝利特-硫铝酸盐水泥熟料的研究进展

与传统硅酸盐水泥相比,高贝利特硫铝酸盐水泥具有快凝快硬、早强高强、抗冻抗渗、低干缩及耐腐蚀等优良特性。针对粉煤灰、赤泥、矿渣、煤矸石等多种工业废渣的化学和物相特点,总结了其在高贝利特-硫铝酸盐水泥制备过程中的应用研究以及对该熟料水化特性、矿物组成及力学性能的影响,并指出利用工业废渣制备高贝利特-硫铝酸盐水泥未来的主要研究方向。