發(fā)布時(shí)間：2020-09-21 17:48

　　 高貝利特硫鋁酸鹽水泥(HBSAC)是一種結(jié)合了貝利特水泥與硫鋁酸鹽水泥兩者的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展而來(lái)的新品種水泥。高硫型貝利特硫鋁酸鹽水泥(SBSAC)是一種引入高溫硬石膏礦物相的HBSAC,f-CaSO4相的存在可提高貝利特和其他礦物相的水化速度,使水泥具有良好的性能。結(jié)合十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《快速施工用高抗蝕硫鋁酸鹽水泥基材料制備與應(yīng)用》的任務(wù)要求,通過設(shè)計(jì)不同礦物組成,研究了鐵相含量對(duì)熟料燒成過程、熟料礦物相組成、結(jié)構(gòu)和水泥水化性能的影響,為制備快硬早強(qiáng)、高抗蝕貝利特硫鋁酸鹽水泥提供了理論依據(jù),為海洋工程快速施工探索了 一種新材料。在高硫型貝利特硫鋁酸鹽熟料基礎(chǔ)上,按照鐵相含量變化設(shè)計(jì)了不同的礦物組成的配料方案,根據(jù)生料易燒性、生料熱重分析、熟料礦物分析和水泥強(qiáng)度測(cè)試,研究了熟料燒成過程的變化規(guī)律,確定了熟料的qF燒制度;利用XRF、XRD、SEM等測(cè)試手段對(duì)熟料化學(xué)組成、礦物組成、礦物晶型和礦物形貌隨鐵相含量增大的變化規(guī)律進(jìn)行了分析;通過測(cè)試水泥的膠砂強(qiáng)度和耐磨性,結(jié)合水泥水化漿體堿度變化和水化放熱曲線,分析了鐵相含量變化對(duì)水泥水化性能的影響。在此研究基礎(chǔ)上,優(yōu)化鐵相含量和貝利特礦物含量,探究了外摻煅燒CaO和熟料內(nèi)含的f-CaO對(duì)熟料力學(xué)性能的影響,得到了一種力學(xué)性能優(yōu)異的高硫型貝利特硫鋁酸鹽水泥。研究結(jié)果表明:(1)提高鐵相含量促進(jìn)了熟料的燒結(jié),但同時(shí)會(huì)造成熟料燒成溫度變窄。熟料適宜的鍛燒溫度范圍為1275℃～1350℃。(2)部分C2S以非晶形式存在,貝利特晶體中無(wú)明顯的鐵元素固溶現(xiàn)象,但存在著一定量的硫元素,硫固溶量約為3%;無(wú)水硫鋁酸鈣晶體化學(xué)組成接近4CaO·3Al2O3·1.2SO3·0.1Fe2O3,晶體中存在著鋁鐵置換,鐵置換鋁量約為4%,置換量不隨鐵相含量變化而發(fā)生明顯變化。鐵相的化學(xué)組成接近于6Ca0 · Al2O3·2.2Fe2O3,當(dāng)鐵相含量較少時(shí),主要集中于C4A3S-晶粒間隙中,呈相互交融狀態(tài),隨著鐵相含量的增加,部分鐵相以單獨(dú)的相的形式存在。(3)水泥膠砂早期強(qiáng)度貢獻(xiàn):C4A3S-鐵相C2S,后期強(qiáng)度貢獻(xiàn):鐵相C2SC4A3S-;鐵相含量的提高促進(jìn)了 C4 A3 S4設(shè)計(jì)出一組熟料礦物組成C4A3S-39%、C2S:25%、f-CS:17%、鐵相:15%和4%的f-CaO。該熟料4h抗壓強(qiáng)度可達(dá)25.29MPa,7d抗壓強(qiáng)度達(dá)59.36MPa。
【學(xué)位單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ172.7
【部分圖文】：

較低的水化活性造成水泥礦物力學(xué)性能難以發(fā)揮。圖1.1 貝利特的晶型轉(zhuǎn)變Fig. 1.1 Crystal Transformation of Belite目前，貝利特的活化主要是通過快速冷卻、低溫結(jié)晶和化學(xué)摻雜三種方法�？焖倮鋮s有利于穩(wěn)定高溫晶型，防止晶型轉(zhuǎn)變。研究表明，在 900~1300℃內(nèi)，快速冷卻得到的貝利特礦物以α’-C2S 晶型為主，冷卻速率降低則出現(xiàn)β-C2S晶型，甚至出現(xiàn)γ-C2S；900℃以下時(shí)改變冷卻速率對(duì)貝利特的晶型和活性無(wú)明顯影響[49]�；瘜W(xué)活化是通過氧化物摻雜穩(wěn)定α’-C2S 晶型，或通過摻雜造成晶格畸變來(lái)提高活性[50]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了 Cr2O3、MgO[51, 52]、K2O、Na2O[53]、B2O3[54, 55]、NaF[56]、TiO2[57]、BaO、P2O5、ZnO[58]等離子對(duì)貝利特礦物的穩(wěn)定活化的作用。結(jié)果表明除了 B2O3和 TiO2外，其余氧化物在適量添加的情況下均對(duì) C2S 的水化有不同程度的促進(jìn)作用。摻雜后熟料中貝利特的水化速率加快

(a)B 系列熟料 (b)D 系列熟料圖 3-1 煅燒溫度對(duì)水泥熟料尺寸的影響曲線Fig. 3-1 The influcence of calcining temperature on the diameter of cement clinkers由圖 3-1 可以看出，熟料試樣尺寸隨煅燒溫度的升高逐漸降低，當(dāng)煅燒溫度達(dá)到 1325℃時(shí)，熟料的收縮程度達(dá)到最大；隨著煅燒溫度升高至 1350℃以上時(shí)，熟料試樣尺寸反而增大，這是由于高溫下液相的增多，熟料發(fā)生熔融變形，試塊的厚度變薄而直徑變大。當(dāng)熟料中鐵相含量過高時(shí)（D4、D5），在較高煅燒溫度時(shí)出現(xiàn)較嚴(yán)重的熔融無(wú)法測(cè)量熟料直徑。由圖 3-1 還可以看出，相同的煅燒溫度下（1325℃以下），熟料體積收縮量隨鐵相含量的增大而增大，說明鐵相含量增加會(huì)對(duì)熟料的燒結(jié)產(chǎn)生促進(jìn)作用。但是當(dāng)煅燒溫度高于 1325℃時(shí)，熟料發(fā)生熔融會(huì)造成粘連等現(xiàn)象，在工業(yè)生產(chǎn)時(shí)會(huì)造成結(jié)大圈等情況影響正常生產(chǎn)，鐵相含量越高，熔融粘連現(xiàn)象越嚴(yán)重，說明鐵相含量的增加會(huì)造成熟料的燒成溫度范圍的變窄。

第 3 章 鐵相含量對(duì)水泥熟料煅燒制度影響研究設(shè)計(jì)的熟料鐵相礦物化學(xué)組成為 4CaO·Al2O3·Fe2O3，而實(shí)際的熟料鐵相的化學(xué)組成接近于6CaO·Al2O3·2Fe2O3，單位質(zhì)量的C6AF2中CaO含量較C4AF高約1.77%，從而造成 f-CaO 含量的偏高。

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙艷榮;陳平;韋懷s

本文編號(hào)：2823799