【摘要】：近年來,資源利用,鋁酸鹽生產(chǎn)企業(yè)開始用煅燒阿爾法氧化鋁過程中產(chǎn)生的收塵粉作為部分氧化鋁源來生產(chǎn)鋁酸鹽水泥。這些收塵粉中會(huì)有一定量的氧化硼,進(jìn)入水泥中有可能會(huì)影響水泥的物相組成,進(jìn)而影響其水化過程,從而影響鋁酸鹽水泥的使用性能。到目前為止,尚未見到熟料中的氧化硼對(duì)水泥的水化過程及澆注料高溫性能影響的研究�，F(xiàn)有水泥結(jié)合澆注料中的鋁酸鹽水泥平均粒徑為20-30 μm,與硅酸鹽水泥的平均粒徑基本一致,具體如何定義鋁酸鹽水泥的平均粒徑并沒有找到合理的解釋。由于使用領(lǐng)域的不同,作為建筑材料的硅酸鹽水泥而言,其水化時(shí)間可以延長到與建筑物壽命等同,而對(duì)用于水泥結(jié)合澆注料的鋁酸鹽水泥來說,其水化時(shí)間一般在24 h以內(nèi)就要脫模,進(jìn)而烘干,終止水化。已有的研究表明,在20℃養(yǎng)護(hù)24 h后的水泥顆粒的水化層厚度只有1.3～1.7 μm,意味著鋁酸鹽水泥水化24 h以后,現(xiàn)有的鋁酸鹽水泥顆粒大部分沒有水化。當(dāng)鋁酸鹽水泥粒度減小時(shí),有可能加速水泥水化速率,從而影響澆注料是否有足夠的施工時(shí)間,水泥在澆注料中的分散會(huì)更加均勻,水化產(chǎn)物也會(huì)更多和更加均勻的分布,可以為澆注料提供更高的脫模強(qiáng)度或者減少水泥的加入量。在熱處理過程中伴隨的局部體積膨脹的物相(CA2和CA6)也會(huì)在澆注料中分布的更為細(xì)小和均勻。這些結(jié)合相生成伴隨的體積膨脹所導(dǎo)致的局部裂紋可能減少,因而有可能提高澆注料煅燒后的強(qiáng)度和高溫體積穩(wěn)定性。到目前為止,尚未見到鋁酸鹽水泥粒度對(duì)水泥的水化過程及澆注料高溫性能影響的研究。結(jié)果表明,含氧化硼鋁酸鹽水泥凈漿潛伏期(約3 h)及開始溶解到形成水化物沉淀的時(shí)間(約4 h)均快于不含氧化硼的鋁酸鹽水泥凈漿的潛伏期(約5h)及開始溶解到形成水化物沉淀的時(shí)間(約6 h)。含氧化硼鋁酸鹽水泥制備的水泥砂漿的凝結(jié)時(shí)間(190 min)和流動(dòng)值(125 mm)均低于不含氧化硼鋁酸鹽水泥砂漿的凝結(jié)時(shí)間(200 min)和流動(dòng)值(146 mm)。經(jīng)110℃烘干后的強(qiáng)度分析表明,含氧化硼鋁酸鹽水泥制備的澆注料的耐壓強(qiáng)度(86.10 MPa)和抗折強(qiáng)度(12.03 MPa)均高于不含氧化硼鋁酸鹽澆注料的強(qiáng)度(分別為72.50和10.50 MPa)。以上結(jié)果表明,水泥中氧化硼加速了水泥溶解和水化產(chǎn)物析出,導(dǎo)致鋁酸鹽水泥的水化凝結(jié)速度加快。冷凍真空干燥終止水泥水化后試樣的物相分析和微觀形貌分析證實(shí),含氧化硼鋁酸鹽水泥較不含氧化硼鋁酸鹽水泥更易生成水化產(chǎn)物。由鋁酸鹽水泥中CA和CA2的晶格參數(shù)分析結(jié)果可知,含氧化硼鋁酸鹽水泥中CA及CA2最強(qiáng)峰的晶面間距均低于不含氧化硼水泥中CA和CA2的晶面間距,前者的最強(qiáng)峰的半高寬高于后者的。這些結(jié)果表明,水泥中的氧化硼鋁酸鹽水泥能固溶到鋁酸鈣物相的晶格中,增加可水化物的缺陷,活化晶格。導(dǎo)致水泥溶解和水化產(chǎn)物析出和鋁酸鹽水泥的水化凝結(jié)速度加快。結(jié)果表明,含氧化硼鋁酸鹽水泥澆注料經(jīng)中溫1100℃和高溫1450℃熱處理3 h后的耐壓強(qiáng)度(75.3和139.59 MPa)要高于不含氧化硼試樣的耐壓強(qiáng)度(60.07和130.61 MPa)；含氧化硼鋁酸鹽水泥澆注料經(jīng)煅燒后發(fā)生收縮(分別為-0.02%和-0.42%)要低于不含氧化硼的澆注料(分別為-0.01%和0.46%)；經(jīng)1450℃煅燒3 h后試樣在1400℃的高溫抗折強(qiáng)度結(jié)果表明含氧化硼試樣的強(qiáng)度(7.24 MPa)要低于不含氧化硼試樣的強(qiáng)度(11.05 MPa)。通過FactSage計(jì)算知道,水泥中的氧化硼可以增加澆注料在高溫下的液相量。所以,含氧化硼鋁酸鹽水泥結(jié)合澆注料經(jīng)1100℃和1450℃熱處理后有較高常溫強(qiáng)度、較大線收縮和較低高溫強(qiáng)度,正是因?yàn)樗嘀械纳倭垦趸鹉茉黾痈邷匾合嗨隆＝Y(jié)果表明,在20℃下,未經(jīng)球磨CA70水泥的水化放熱溫度的最高峰的時(shí)間為3.5 h,而經(jīng)2 h粉磨后該時(shí)間減少至1.5 h；而Secar71的時(shí)間則由10 h增加至25 h。粉磨0 h、1 h和2 h后的CA70砂漿的初凝時(shí)間逐漸降低和脫模耐壓強(qiáng)度逐漸增加,而粉磨0 h、1 h和2 h后的Secar71砂漿試樣的初凝時(shí)間逐漸延長和脫模耐壓強(qiáng)度則逐漸降低。以上結(jié)果表明,CA70水泥粒度減小加速了水泥溶解和水化產(chǎn)物析出,導(dǎo)致CA70水泥的水化凝結(jié)速度加快,Secar71水泥粒度減小延緩了水泥溶解和水化產(chǎn)物析出,導(dǎo)致Secar71水泥的水化凝結(jié)速度減慢。冷凍真空干燥終止水泥水化后試樣的物相分析和微觀形貌分析證實(shí),隨著CA70水泥的粒度減小水泥更易生成水化產(chǎn)物,促進(jìn)水化產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變；而Secar71則隨著水泥粒度的減小水化產(chǎn)物生成困難。經(jīng)0 h、1 h和2 h球磨后的兩種鋁酸鹽水泥(CA70和Secar71)的粒度分析結(jié)果表明,經(jīng)球磨后的CA70具有較窄的粒度分布寬度,而球磨后的Secar71則具有較寬的粒度分布寬度。由于CA70粒度分布寬度變窄后,獲得較為疏松的結(jié)構(gòu),并且可以形成具有較疏松的水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu),因而有利于水分子的擴(kuò)散傳質(zhì),加快了水泥顆粒的溶解和水化產(chǎn)物的形成和轉(zhuǎn)換,從而縮短了凝結(jié)時(shí)間；而經(jīng)球磨處理過的Secar 71的粒度分布寬度則會(huì)增加會(huì),導(dǎo)致顆粒間的孔隙減少,且生成的水化產(chǎn)物較為致密,不利于水分子的擴(kuò)散傳質(zhì),從而減緩水泥顆粒的溶解和水化產(chǎn)物成核及沉淀的速率,延長了凝結(jié)時(shí)間。粉磨后CA70和Secar71水泥澆注料經(jīng)中溫1100℃和高溫1450℃熱處理3 h后的常溫耐壓強(qiáng)度及經(jīng)1450℃煅燒3 h后試樣在1400℃的高溫抗折強(qiáng)度均發(fā)生增加,分別由未經(jīng)球磨時(shí)CA70及Secar71的70MPa(1100℃)、120MPa (1450℃)和11.05 MPa(1400℃),及65.2 MPa(1100℃)、124 MPa(1450℃)和12.10 MPa(1400℃)增加和2 h時(shí)的90 MPa (1100℃)、130 MPa (1450℃)和16.85 MPa(1400℃),及83.1 MPa(1100℃)、139.5 MPa (1450℃)和17.66MPa(1400℃)。而粉磨后CA70和Secar71水泥澆注料經(jīng)1450℃×3 h熱處理后線變化則由粉磨前的-0.15%和-0.19%降低至粉磨兩小時(shí)后的-0.18%和-0.30%。對(duì)經(jīng)相同溫度熱處理后澆注料基質(zhì)的XRD分析表明,隨著水泥粒度的減小,高溫結(jié)合相CA2和CA6生成量變化不大,而晶粒粒徑變小,因此使生成CA6時(shí)所伴隨的體積膨脹降低,從而使線變化也就會(huì)有收縮的趨勢；高溫結(jié)合相晶粒粒徑的減小,且水化產(chǎn)物分布均勻?qū)е铝烁邷亟Y(jié)合相分布也會(huì)均勻,生成過程中伴隨的體積膨脹減小,均會(huì)減緩澆注料內(nèi)部微裂紋的形成,有利于提高澆注料的體積穩(wěn)定性和常溫及高溫強(qiáng)度。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ172.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳致中,楊春榮;低品位硼鎂礦屑的利用[J];化學(xué)世界;1988年02期

2 ;硼鑭鉛系統(tǒng)光學(xué)玻璃中氧化硼的電位滴定測定(試驗(yàn)報(bào)告)[J];光學(xué)工程;1976年01期

3 P.Ehrburger;奚惠根;;氧化硼抑制碳/碳復(fù)合材料的氧化[J];炭素技術(shù);1987年05期

4 蘇威;日本硼酸國產(chǎn)化[J];無機(jī)鹽工業(yè);1988年02期

5 姜虹;;活力素[J];精細(xì)與專用化學(xué)品;1992年03期

6 李艷麗,馮乃祥;氧化硼作為電極涂層的研究[J];炭素技術(shù);2004年02期

7 王秀文;劉大成;幺琳;魏利濱;董秀珍;柯春林;吳曉東;;氧化硼對(duì)環(huán)保型無鉛無鎘釉上彩熔劑性能影響的研究[J];中國陶瓷;2007年01期

8 史小紅;李賀軍;曾燮榕;鄒繼兆;;氧化硼含量對(duì)C/C復(fù)合材料SiC涂層結(jié)構(gòu)和抗氧化性能的影響[J];固體火箭技術(shù);2009年01期

9 錢達(dá)興,周萘,孫道兵,吳知方,黃文，

本文編號(hào)：2360168