A1-陳誠(chéng)-阿利特-硫鋁酸鹽水泥的合成與水化研究進(jìn)展

1、 阿利特-硫鋁酸鹽水泥的合成與水化研究進(jìn)展報(bào)告人：陳誠(chéng)導(dǎo) 師：蘆令超 教授7/6/20221引言1、早期強(qiáng)度偏低2、燒成溫度高3、后期強(qiáng)度發(fā)展穩(wěn)定1、早期強(qiáng)度高2、燒成溫度低3、后期強(qiáng)度增進(jìn)率低 硅酸鹽水泥的主要特點(diǎn) 硫鋁酸鋇鈣礦物的特點(diǎn)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(qiáng)特性，提高傳統(tǒng)硅酸鹽水泥的早期強(qiáng)度，使其既具有硅酸鹽水泥強(qiáng)度穩(wěn)定發(fā)展的特性，又有快硬水泥所具有的早期強(qiáng)度增進(jìn)率高的優(yōu)點(diǎn)。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(shí)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(qiáng)度高且持續(xù)增長(zhǎng)，硬化水泥漿體收縮小或不收縮，體積穩(wěn)定性增強(qiáng)。7/6/20223研究進(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(duì)C3S和C4A3S形成及共存的影響，認(rèn)為一定量的ZnO可改善熟料的易燒性，促進(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(rèn)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(shí)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(duì)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(jì)含量應(yīng)低于10%；該水泥的抗壓強(qiáng)度和硅酸鹽水泥同齡期強(qiáng)度相比有一定提高，特別是早期強(qiáng)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(shí)，即硫鋁酸鋇鈣的組成為C2.75B1.25A3S時(shí)，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(duì)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(guó)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(jìn)體系中f-CaO的吸收，提高水泥的早期抗壓強(qiáng)度；CuO、P2O5和MnO2均不利于水泥性能的發(fā)揮。研究認(rèn)為，在11501300溫度范圍內(nèi)，C2.75B1.25A3S的形成動(dòng)力學(xué)受擴(kuò)散控制，符

7、合Glinstling動(dòng)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(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上，探討了微量元素對(duì)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(duì)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(jìn)阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的水化進(jìn)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(shí)，早期強(qiáng)度明顯提高，但對(duì)后期強(qiáng)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(chǎng)發(fā)射環(huán)境掃描電鏡對(duì)阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的早期水化過程進(jìn)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(shí)現(xiàn)阿利特與鋁酸鈣礦物的復(fù)合能進(jìn)一步提高水泥的早期強(qiáng)