A1-陈诚-阿利特-硫铝酸盐水泥的合成与水化研究进展

2020/1/111阿利特-硫铝酸盐水泥的合成与水化研究进展报告人：陈诚导师：芦令超教授2020/1/112引言1、早期强度偏低2、烧成温度高3、后期强度发展稳定1、早期强度高2、烧成温度低3、后期强度增进率低硅酸盐水泥的主要特点硫铝酸钡钙矿物的特点将硫铝酸钡钙引入到硅酸盐水泥熟料矿物体系中，取代或部分取代C3A，在低温条件下，形成以阿利特-硫铝酸钡钙为主导矿物的新型水泥体系，发挥硫铝酸钡钙的早强特性，提高传统硅酸盐水泥的早期强度，使其既具有硅酸盐水泥强度稳定发展的特性，又有快硬水泥所具有的早期强度增进率高的优点。2020/1/1131阿利特-硫铝酸钙水泥的合成与水化•3CaO·3Al2O3·CaSO4：5%～20%•3CaO·SiO2：30%～50%•2CaO·SiO2：30%～40%•4CaO·Al2O3·Fe2O3：3%～10%原料:石灰石、矾土和石膏，少量助熔剂和矿化剂:萤石阿利特-硫铝酸钙水泥也称高钙硫铝酸盐水泥。实现了C3S与C4A3S矿物在低温煅烧条件下的复合与共存。早期性能优异，后期强度高且持续增长，硬化水泥浆体收缩小或不收缩，体积稳定性增强。2020/1/114研究进展：•1997年刘晓存等探讨了利用高炉矿渣、石膏和石灰石制备阿利特-硫铝酸钙水泥的研究。结果表明：利用矿渣制备的阿利特-硫铝酸钙水泥具有优良的强度及凝结性能。•1998年，刘晓存和李艳君等以粉煤灰配料研究制备阿利特-硫铝酸钙水泥。结果表明：用粉煤灰配料可不用铁粉，矾土用量也有所减少，配料易于控制；生料的易磨和易烧性好，窑的产量高。2020/1/115研究进展：•2000年，蔡丰礼等利用高铝煤矸石和盐石膏等为原料，在硅酸盐水泥的生产工艺线上，低温烧制了主要矿物组成为C3S，C2S，C4A3S和C4AF的阿利特-硫铝酸钙水泥熟料，取得了良好效果。•2001年，刘晓存研究了ZnO及ZnO与CaF2复合对C3S和C4A3S形成及共存的影响，认为一定量的ZnO可改善熟料的易烧性，促进C3S及C4A3S矿物的形成。•2002年蔡丰礼等研究了阿利特-硫铝酸钙自应力水泥，该水泥的强度、膨胀等性能主要取决于熟料中C3S和C4A3S含量及水泥中石膏掺量。2020/1/116阿利特—硫铝酸钙水泥的水化：•硫铝酸钙矿物的前期快速水化•硅酸盐熟料矿物的后期水化张晨曦等研究了掺有不同外加剂的硫铝酸钙单矿物的水化速率。结果表明：•该矿物在水化初期就迅速发生水化反应•掺入NaOH、CaCl2外加剂后，其水化速度加快，诱导期缩短，加速期提前•3h内其水化就基本水化完全，进入水化稳定期2020/1/1172阿利特-硫铝酸钡钙水泥的合成与水化程新等研究认为硫铝酸钡钙和硅酸盐熟料矿物可以在低温（低于1400℃）煅烧条件下实现复合与共存，这为该水泥的研究奠定了重要基础。结果表明：目前已研究了微量SO3、CuO、ZnO、MnO和P2O5对水泥烧成的影响。阿利特和硫铝酸钡钙能共存于同一水泥熟料矿相体系中；C2.75B1.25A3S矿物设计含量应低于10%；该水泥的抗压强度和硅酸盐水泥同龄期强度相比有一定提高，特别是早期强度。Ba离子可取代C4A3S中的Ca离子而得到C(4－x)BxA3S，当Ba离子的取代量为1.25mol时，即硫铝酸钡钙的组成为C2.75B1.25A3S时，其早期力学性能最高。2020/1/1182阿利特-硫铝酸钡钙水泥的合成与水化芦令超、常钧等在前期工作的基础上，研究了煅烧工艺、氟化钙掺量及矿物匹配关系等因素对阿利特-硫铝酸钡钙水泥的合成及性能的影响，结果表明：两种优良矿相能够复合并共存于同一体系中，所制备的阿利特-硫铝酸钡钙水泥具有较高的早期力学性能。在众因素中，矿物匹配关系是影响熟料性能的最重要因素。王来国等以分析纯化学试剂为原料，从硫铝酸钡钙单矿物开始，分别研究了C(4－x)BxA3S-C3S二元体系、C(4－x)BxA3S-C3S-C2S-C4AF四元体系以及C(4－x)BxA3S-C3S-C2S-C3A-C4AF五元体系的制备条件及性能。2020/1/1192阿利特-硫铝酸钡钙水泥的合成与水化适量的ZnO和CaF2均能促进体系中f-CaO的吸收，提高水泥的早期抗压强度；CuO、P2O5和MnO2均不利于水泥性能的发挥。研究认为，在1150~1300℃温度范围内，C2.75B1.25A3S的形成动力学受扩散控制，符合Glinstling动力学关系。于丽波等在研究C2.75B1.25A3S单矿物的热稳定特性、水化特性和形成动力学的基础上，探讨了微量元素对C3S-C2.75B1.25A3S-C2S-C2F与C3S-C2.75B1.25A3S-C2S-C4AF熟料矿物体系制备工艺和性能的影响2020/1/11102阿利特-硫铝酸钡钙水泥的合成与水化石膏掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化有较大影响，芦令超,常钧,沈业青等研究表明：适宜石膏掺量能促进阿利特-硫铝酸钡钙水泥的水化进程，加速水化产物形成，提高早期水化程度，浆体结构密实，早期强度明显提高，但对后期强度影响不大。这是由于石膏的加入，使得钙矾石在水化早期迅速形成。最佳的铝硫比（Al2O3/SO3）为1/0.9。2020/1/11112阿利特-硫铝酸钡钙水泥的合成与水化左敏，芦令超等采用场发射环境扫描电镜对阿利特-硫铝酸钡钙水泥的早期水化过程进行了连续观察，研究结果表明：诱导期前期水化过程诱导期加速期减速期稳定期2020/1/1112结论与展望•实现阿利特与铝酸钙矿物的复合能进一步提高水泥的早期强度，并有较高的强度增进率及后期强度。•硫铝酸盐矿物对硅酸盐水泥水化能产生重要影响。•阿利特-硫铝酸盐水泥具有良好的应用前景。2020/1/1113阿利特-硫铝酸盐水泥的合成与水化研究进展汇报完毕，敬请各位老师批评指正谢谢