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Fe_2O_3对硫铝酸盐水泥熟料矿物形成及性能的影响

王永吉  
【摘要】:硫铝酸盐水泥自从批量生产以来,在我国的年产量逐渐增加,作为四大特种水泥品种之一,已广泛应用于混凝土膨胀剂和抢修混凝土等工程材料中,本身有许多优异的性能,如早强、高强、快硬、低碱、抗渗、抗冻融、低徐变和耐腐蚀等。硫铝酸盐水泥的煅烧原料是以矾土、石膏和石灰石等为主,烧结后所形成熟料的主要矿物是无水硫铝酸钙(C4A3 S)、硅酸二钙(β-C2S)和铁相等。本文结合当地企业铝矾土中含较多Fe2O3的特点,在实验室中烧制出质量合格的水泥,从而实现利用了低品位的铝矾土,来降低生产成本,提高资源的使用效率。实验中用不同的Fe2O3含量和烧成温度来烧制硫铝酸盐水泥熟料,分析和研究了其对熟料的烧成制度和矿物结晶的影响,并对水泥物理性能和水化程度的影响作了初步探索,为水泥企业的实际生产提供参考和指导作用。将烧结好的熟料进行外观形貌分析、岩相分析和XRD分析可以得到如下的结论。随着Fe2O3含量的增加,熟料颜色将从土灰色或灰黑色向深黑色不断加深,试样的液相不断增大,硬度升高;水泥熟料在烧结时矿物的晶体尺寸越来越细小,结晶程度越差,自行晶发育不良,这一现象在铁含量为12%时尤为明显。Fe2O3含量的增加使得熟料的烧成温度降低,烧结温度范围没有明显的变化,但随着Fe2O3含量增加熟料矿物中减少了2C2S·C S和f-Ca O的含量,表明Fe2O3促进了熟料矿物中不利组分的吸收和转化。掺加8%的石膏与熟料共同粉磨制得水泥后,通过分析水泥的凝结时间、抗压强度、结合水含量和p H值等来研究氧化铁含量和烧结温度对水泥物理性能和水化程度的影响规律,并对水泥的水化产物进行XRD和SEM测试分析。结果表明:Fe2O3含量在8%时,1350℃烧制成的水泥前期和后期的抗压强度均高于其它组分,凝结时间也可以达到要求;随着Fe2O3含量的增加,水泥的结合水含量在各个龄期均呈下降的趋势,降幅较小,水泥的水化速率减小;水泥水化后的p H值随着物料中Fe2O3含量的增加而上升,各组分均呈现出先减小后增大的趋势。微观分析显示水泥水化的主要物质是铁胶、钙矾石、AFm及少量絮状的水化硅酸钙凝胶等相互胶结在一起,共同形成了水泥石的空间结构。


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