A1-陳誠-阿利特-硫鋁酸鹽水泥的合成與水化研究進展

1、 阿利特-硫鋁酸鹽水泥的合成與水化研究進展報告人：陳誠導(dǎo) 師：蘆令超 教授7/6/20221引言1、早期強度偏低2、燒成溫度高3、后期強度發(fā)展穩(wěn)定1、早期強度高2、燒成溫度低3、后期強度增進率低 硅酸鹽水泥的主要特點 硫鋁酸鋇鈣礦物的特點將硫鋁酸鋇鈣引入到硅酸鹽水泥熟料礦物體系中，取代或部分取代C3A，在低溫條件下，形成以阿利特-硫鋁酸鋇鈣為主導(dǎo)礦物的新型水泥體系，發(fā)揮硫鋁酸鋇鈣的早強特性，提高傳統(tǒng)硅酸鹽水泥的早期強度，使其既具有硅酸鹽水泥強度穩(wěn)定發(fā)展的特性，又有快硬水泥所具有的早期強度增進率高的優(yōu)點。7/6/202221 阿利特-硫鋁酸鈣水泥的合成與水化3CaO3Al2O3CaSO4：5%2

2、0%3CaOSiO2：30%50%2CaOSiO2 ：30%40%4CaOAl2O3Fe2O3 ：3%10%原料:石灰石、礬土和石膏，少量助熔劑和礦化劑:螢石阿利特-硫鋁酸鈣水泥也稱高鈣硫鋁酸鹽水泥。實現(xiàn)了C3S與C4A3S礦物在低溫煅燒條件下的復(fù)合與共存。早期性能優(yōu)異，后期強度高且持續(xù)增長，硬化水泥漿體收縮小或不收縮，體積穩(wěn)定性增強。7/6/20223研究進展：1997年劉曉存等探討了利用高爐礦渣、石膏和石灰石制備阿利特-硫鋁酸鈣水泥的研究。結(jié)果表明：利用礦渣制備的阿利特-硫鋁酸鈣水泥具有優(yōu)良的強度及凝結(jié)性能。1998年，劉曉存和李艷君等以粉煤灰配料研究制備阿利特-硫鋁酸鈣水泥。結(jié)果表明：用

3、粉煤灰配料可不用鐵粉，礬土用量也有所減少，配料易于控制；生料的易磨和易燒性好，窯的產(chǎn)量高 。 7/6/20224研究進展：2000年，蔡豐禮等利用高鋁煤矸石和鹽石膏等為原料，在硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝線上，低溫?zé)屏酥饕V物組成為C3S，C2S，C4A3S和C4AF的阿利特-硫鋁酸鈣水泥熟料，取得了良好效果。 2001年，劉曉存研究了ZnO及ZnO與CaF2復(fù)合對C3S和C4A3S形成及共存的影響，認為一定量的ZnO可改善熟料的易燒性，促進C3S及C4A3S礦物的形成。 2002年蔡豐禮等研究了阿利特-硫鋁酸鈣自應(yīng)力水泥，該水泥的強度、膨脹等性能主要取決于熟料中C3S和C4A3S含量及水泥中石膏摻

4、量。7/6/20225阿利特硫鋁酸鈣水泥的水化： 硫鋁酸鈣礦物的前期快速水化 硅酸鹽熟料礦物的后期水化 張晨曦等研究了摻有不同外加劑的硫鋁酸鈣單礦物的水化速率。結(jié)果表明： 該礦物在水化初期就迅速發(fā)生水化反應(yīng)摻入NaOH、CaCl2外加劑后，其水化速度加快，誘導(dǎo)期縮短，加速期提前 3h內(nèi)其水化就基本水化完全，進入水化穩(wěn)定期 7/6/202262 阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的合成與水化程新等研究認為硫鋁酸鋇鈣和硅酸鹽熟料礦物可以在低溫（低于1400）煅燒條件下實現(xiàn)復(fù)合與共存，這為該水泥的研究奠定了重要基礎(chǔ)。結(jié)果表明： 目前已研究了微量SO3、CuO、ZnO、MnO和P2O5對水泥燒成的影響。 阿利特和

5、硫鋁酸鋇鈣能共存于同一水泥熟料礦相體系中；C2.75B1.25A3S礦物設(shè)計含量應(yīng)低于10%；該水泥的抗壓強度和硅酸鹽水泥同齡期強度相比有一定提高，特別是早期強度。 Ba離子可取代C4A3S中的Ca離子而得到 C(4x)BxA3S，當(dāng)Ba離子的取代量為1.25mol時，即硫鋁酸鋇鈣的組成為C2.75B1.25A3S時，其早期力學(xué)性能最高。7/6/202272 阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的合成與水化 蘆令超、常鈞等在前期工作的基礎(chǔ)上，研究了煅燒工藝、氟化鈣摻量及礦物匹配關(guān)系等因素對阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的合成及性能的影響，結(jié)果表明： 兩種優(yōu)良礦相能夠復(fù)合并共存于同一體系中，所制備的阿利特-硫鋁酸鋇鈣

6、水泥具有較高的早期力學(xué)性能。在眾因素中，礦物匹配關(guān)系是影響熟料性能的最重要因素。 王來國等以分析純化學(xué)試劑為原料，從硫鋁酸鋇鈣單礦物開始，分別研究了C(4x)BxA3S-C3S二元體系、C(4x)BxA3S-C3S-C2S-C4AF四元體系以及C(4x)BxA3S-C3S-C2S-C3A-C4AF五元體系的制備條件及性能。7/6/202282 阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的合成與水化適量的ZnO和CaF2均能促進體系中f-CaO的吸收，提高水泥的早期抗壓強度；CuO、P2O5和MnO2均不利于水泥性能的發(fā)揮。研究認為，在11501300溫度范圍內(nèi)，C2.75B1.25A3S的形成動力學(xué)受擴散控制，符

7、合Glinstling動力學(xué)關(guān)系。 于麗波等在研究C2.75B1.25A3S單礦物的熱穩(wěn)定特性、水化特性和形成動力學(xué)的基礎(chǔ)上，探討了微量元素對C3S-C2.75B1.25A3S-C2S-C2F與C3S-C2.75B1.25A3S-C2S-C4AF熟料礦物體系制備工藝和性能的影響7/6/202292 阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的合成與水化石膏摻量對阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化有較大影響，蘆令超, 常鈞,沈業(yè)青等研究表明： 適宜石膏摻量能促進阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的水化進程，加速水化產(chǎn)物形成，提高早期水化程度，漿體結(jié)構(gòu)密實，早期強度明顯提高，但對后期強度影響不大。 這是由于石膏的加入，使得鈣礬石在水化早期迅速形成 。最佳的鋁硫比（Al2O3/SO3）為1/0.9。7/6/2022102 阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的合成與水化 左敏，蘆令超等采用場發(fā)射環(huán)境掃描電鏡對阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的早期水化過程進行了連續(xù)觀察，研究結(jié)果表明：誘導(dǎo)期前期水化過程誘導(dǎo)期加速期減速期穩(wěn)定期7/6/202211結(jié)論與展望實現(xiàn)阿利特與鋁酸鈣礦物的復(fù)合能進一步提高水泥的早期強