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《济南大学》 2011年
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MgO和P_2O_5对阿利特—硫铝酸锶钙水泥合成和性能的影响

尹超男  
【摘要】:阿利特-硫铝酸锶钙水泥是通过在硅酸盐水泥熟料中引入新的早强型矿物—硫铝酸锶钙,而制得的高性能胶凝材料。我国存在大量高镁石灰石资源及磷工业废渣,研究MgO及P_2O_5对水泥煅烧及性能的影响,对提高低品位原料和工业废渣的利用率并为阿利特-硫铝酸锶钙水泥的工业化生产提供廉价原料具有重要意义。本文主要研究了MgO与P_2O_5对硫铝酸锶钙矿物和阿利特-硫铝酸锶钙水泥合成、结构及性能的影响。采用SEM-EDS、XRD、水化热分析和岩相分析等测试手段,分析了水泥熟料的组成、水化机制、硬化浆体的微观结构和水泥性能,阐明了MgO及P_2O_5在该水泥体系中的作用机理。主要结论如下: MgO和P_2O_5对硫铝酸锶钙矿物的合成具有重要影响。在1300℃保温150min的煅烧条件下,掺入适量的MgO能够使硫铝酸锶钙矿物的晶体尺寸变小,从而提高硫铝酸锶钙矿物的水化活性,使水化加速期提前,早期力学性能提高;MgO的适宜掺量为0.5%~2%,当含量超过2%时,其各龄期强度明显降低;适量P_2O_5能够促进硫铝酸锶钙矿物的形成,而过量掺入P_2O_5则不利于硫铝酸锶钙矿物的生成;当P_2O_5掺量为0.3%时,其3d、7d、28d强度分别为65.5MPa、83.6MPa、96.7MPa;掺入少量的P_2O_5不利于提高硫铝酸锶钙矿物的水化速率;在1150~1300℃温度范围内,加入MgO及P_2O_5后,硫铝酸锶钙矿物形成反应属于界面化学反应控制范围,满足动力学方程:f (α)=1-(1-α)~(1/3)。 在1380℃的煅烧条件下,当熟料中MgO含量为1%~5%时,阿利特-硫铝酸锶钙水泥早期强度明显提高。当MgO含量为2.0%时,该水泥各龄期强度达到最佳,其1d、3d、28d强度分别达到29.5MPa、64.3MPa、103.6MPa;当水泥中MgO含量较高时,过掺SO_3可以提高MgO在中间相的固溶量,且有利于硫铝酸锶钙矿物的形成,但当SO_3过掺量高于70%时则不利于C_3S矿物的形成;MgO能够降低熟料中CaF_2的掺量,MgO与CaF_2可以促进C_3S和C_(1.5)Sr_(2.5)A_3(S|—)的形成,并有利于其在熟料体系中的共存。与硅酸盐水泥相比较,阿利特-硫铝酸锶钙水泥熟料的硅酸盐相与中间相能够固溶较多的MgO,使游离氧化镁的含量降低,为高镁石灰石的利用奠定了基础。 当P_2O_5的含量为0.3%,煅烧温度为1350℃时,阿利特-硫铝酸锶钙水泥力学性能最佳,其1d、3d和28d强度分别达到27.0MPa、59.1MPa和110.9MPa;P_2O_5主要固溶于贝利特矿物中,可能对贝利特矿物活性的提高有一定促进作用;适量的P_2O_5可以促进C_3S和C_(1.5)Sr_(2.5)A_3(S|—)矿物的形成与共存,改善熟料的岩相结构;P_2O_5可以加快水泥早期水化速率,使水泥的水化放热量略有增加。在1350℃的煅烧温度下,加入P_2O_5后,阿利特-硫铝酸锶钙水泥中CaF_2的掺量没有明显降低,其CaF_2的最佳掺量为0.6%。
【学位授予单位】:济南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ172.1

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【参考文献】
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