《阿利特硫鋁酸鋇鈣水泥的制備及組成、結(jié)構(gòu)與性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、武漢理工大學(xué)薄士學(xué)位論文摘要傳統(tǒng)硅酸鹽水泥已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且在二十一世紀(jì)仍然是最重要的建筑材料之一。但其具有的早期強(qiáng)度偏低，燒成溫度高，硬化水泥漿體體積收縮等缺點不能適應(yīng)現(xiàn)代建筑對高性能膠凝材料的要求，因此，如何提升水泥材料的性能，特別是早期力學(xué)性能、體積穩(wěn)定和耐久性，并達(dá)到節(jié)約能源、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的目的，是水泥科技領(lǐng)域研究的重要方向，對國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展具有重要意義。通過礦物復(fù)合技術(shù)制備新型高性能水泥材料是解決這些問題的有效途徑之一。近年來，硫鋁酸鋇鈣礦物的發(fā)現(xiàn)，引起了眾多學(xué)者的關(guān)注。組成為2．75CAO·3A12

2、03·1．25BaS04(C2758125A3S)的硫鋁酸鋇鈣具有優(yōu)良的快硬早強(qiáng)性能，特別是其早期力學(xué)性能明顯優(yōu)于無水硫鋁酸鈣4CaO·3舢203-CaS04(C4A3i)，而且該礦物的燒成溫度低，并在水化硬化過程中具有體積微膨脹等特性，能夠有效的改善硅酸鹽水泥的早期性能和耐久性，但是其后期強(qiáng)度增進(jìn)率低。本文將硫鋁酸鋇鈣礦物與硅酸鹽熟料礦物體系進(jìn)行復(fù)合，充分發(fā)揮硫鋁酸鋇鈣和阿利特這兩種高膠凝性礦物的優(yōu)點，制各了早期性能優(yōu)良的高膠凝性阿利特．硫鋁酸鋇鈣水泥材料，系統(tǒng)研究了其制備工藝及組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。本文首先研究了C2758

3、1．25A3s的形成動力學(xué)、熱分解特性和水化性能，結(jié)果表明：該礦物在l000℃左右就開始形成．1300—1350℃生成速度較快，繼續(xù)升高溫度到1370℃以上，開始發(fā)生緩慢分解，其熱穩(wěn)定性明顯高于C4A3i；c275BI25A3S礦物的水化速率較快，快硬早強(qiáng)性能突出；在1150～1300℃溫度范圍內(nèi)C27581．25A3S的形成反應(yīng)屬于擴(kuò)散動力學(xué)范圍，滿足Glinsfling動力學(xué)方程F(Q)=卜2Q／3一(卜n)∞=K“．口t，礦物形成的擴(kuò)散活化能為280．39kJ·tool-1。當(dāng)合成溫度為1350"C時，Cz，sBt25A3

4、S的形成同時受擴(kuò)散和界面化學(xué)反應(yīng)控制，滿足界面化學(xué)反應(yīng)方程F(n)=1-(1-n)∞=Kn_c)t；當(dāng)少量CaF2存在時，C275Bl25A3S形成過程中一直伴隨有CllA7-CaF2的生成。當(dāng)煅燒溫度低于1300"(2時，CaF2能促進(jìn)C2mB協(xié)A3S礦物的生成，高于1300"C時，由于C11A7。CaF2的形成速度加快，CRF2可能會延緩C2．75Bl工5A3S的形成。采用正交實驗的方法優(yōu)選了熟料組成和煅燒制度，應(yīng)用材料熱力學(xué)的基本原理對熟料組成進(jìn)一步優(yōu)化，并綜合考慮了水泥的力學(xué)性能和新型干法制造工藝對熟料組成設(shè)計的要求，確

5、定了熟料最佳組成。在優(yōu)化選擇熟料組成的基礎(chǔ)上，考慮到s03和BaO在熟辯燒成過程中有少量揮發(fā)或固溶，使C2．75Bl∞A3S武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文的形成量減少，故相應(yīng)提高了S03和BaO在熟料中的摻最，并研究了水泥力學(xué)性能隨S03、BaO以及CaF2摻量的變化規(guī)律。結(jié)果表明：阿利特和硫鋁酸鋇鈣礦物可以在同一熟料礦物體系中復(fù)合與共存，這為高膠凝性阿利特．硫鋁酸鋇鈣水泥的合成奠定了重要基礎(chǔ)；在硫鋁酸鋇鈣礦物含量為6，O％的條件下，與之復(fù)合的硅酸鹽水泥熟料的率值分別為鋁率1．5，硅率2．5，石灰飽和系數(shù)0．92；具有該組成的熟料其反

6、應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能較小，反應(yīng)趨勢較大，摻加CaF2后熟料體系的反應(yīng)趨勢繼續(xù)增大；在熟料中過量摻入s03和BaO對體系力學(xué)性能有利，適宜過摻量為其理論含量的50％，CaFz在熟料中適宜摻加量是0．6．1％；熟料的適宜煅燒溫度是1380‘C；在該條件下制備的水泥凈漿小試體ld齡期抗壓強(qiáng)度超過27MPa，3d和29d齡期的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到70MPa和l19MPa，展現(xiàn)了良好的早期力學(xué)性能和穩(wěn)定發(fā)展的后期強(qiáng)度。采用Ⅺ①、sEM．EDS、ESEM、DTA．TG、巖相、孔結(jié)構(gòu)和水化熱等測試技術(shù)，研究了水灰比、鋁硫比對水泥的水化速率、水化程度

7、及硬化漿體組成、微觀結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，分析了孔結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系。結(jié)果表明：適當(dāng)增加石膏摻量能加快水化速率，明顯提高水泥早期強(qiáng)度，其適宜的鋁硫比為I／0．9；硬化水泥漿體的結(jié)構(gòu)致密，最可幾孔徑在10rim以下；對鈣礬石含量較高的阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥硬化漿體，由于其多害孔孔隙率不隨膠空比的增加而降低，使其抗壓強(qiáng)度與膠空比不符合Powers公式f=Axn。在實驗室研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了工業(yè)化技術(shù)研究，取得了較好效果。工業(yè)化研究結(jié)果表明：阿襯特．硫鋁酸鋇鈣水泥在ld、3d和29d齡期的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到28．1、38．6和6

8、0．7MPa，其早期強(qiáng)度明顯高于硅酸鹽水泥；該水泥燒成溫度約為1350℃，比硅酸鹽水泥降低100．150"(3，熟料易于燒成和粉磨，因此可節(jié)約能源；同時，可利用含鋇工業(yè)廢渣進(jìn)行生產(chǎn)，既節(jié)約資源，又利于環(huán)保。關(guān)鍵詞：硫鋁酸鋇鈣，阿利特，水泥，熟料組成，熱力學(xué)。硬化