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分相组合法制备阿利特—硫铝酸盐水泥的研究

李传海  
【摘要】:阿利特-硫铝酸盐水泥是一种性能优良的节能型水泥。本文通过分相组合法制备阿利特-硫铝酸盐水泥,按照煅烧温度区间相同的矿物一起制备、煅烧温度区间不同的矿物分开制备的原则,将煅烧温度区间不同的阿利特-贝利特-铁相体系熟料(基础熟料)和硫铝酸钙-贝利特-铁相体系熟料(硫铝酸盐水泥熟料)在常温下混合均匀,掺加一定量的石膏粉磨得到阿利特-硫铝酸盐水泥。主要研究了基础熟料的烧成;在此基础上通过选择最优组分研究了石膏对基础熟料水化历程和水化程度的影响;最后研究了硫铝酸钙量和石膏量对阿利特-硫铝酸盐水泥的水化过程的影响。主要结论如下:对于基础熟料体系,当煅烧温度超过1400℃时,改变体系中的铁相组成对熟料的易烧性几乎没有影响,游离氧化钙的含量在0.4 wt.%左右波动;XRD结果显示:煅烧温度超过1400℃时,体系中各矿物含量与设计基本相符,铁相组成随着设计变化而变化;岩相结果表明氧化铝的比例增加会导致阿利特晶粒尺寸变大。对于基础熟料水化活性研究方面:掺加石膏能够明显的促进水泥的各个龄期的强度。石膏掺量为5 wt.%时的水泥在抗压强度发展方面性能表现最好。水化热结果显示掺加石膏后基础熟料的诱导期显著缩短,当石膏掺量超过5%时,诱导期时长不在发生变化;石膏溶解促进了基础熟料的放热速率,使放热总量增加。对于基础熟料水化程度方面:根据Bhatty方法结果显示,掺加石膏提高基础熟料早期的水化动力学;但当石膏量超过3 wt.%时,对早期水化程度影响较小。Monteagudo方法结果显示,掺加石膏的水泥浆体在28天时的水化程度接近100%,但水化程度曲线变化程度与Bhatty法一致。对于分相组合法制备的阿利特-硫铝酸盐水泥体系:当硫铝酸钙含量小于3.4wt.%时,阿利特-硫铝酸盐水泥具有优异的力学性能,且随着硫铝酸钙含量的增加,阿利特-硫铝酸盐水泥各龄期的力学性能得到提高。当硫铝酸钙含量超过3.4wt.%时,会抑制阿利特的水化,影响水泥的早期强度。调节石膏的掺量,能够改善硅酸盐矿物的水化速率。当石膏/硫铝酸钙1.4,阿利特的水化被抑制,早期强度偏低。当石膏/硫铝酸钙≥1.4,阿利特水化放热峰出现,早期强度提升明显;但过量的石膏使得水泥石中硫酸根离子浓度提高,在碱性环境下,硫酸根离子与铝胶反应生成AFt,导致水泥石体积开裂,使后期抗压强度降低。


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