无机胶凝材料制备及性能表征

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1、无机胶凝材料制备及力学性能测试一、实验目的    （1）掌握实验室常用高温实验设备、仪器的使用方法；    （2）按照确定的配方和所用原料的化学成分进行配料计算；    （3）掌握水泥烧成实验方法，了解水泥熟料烧成过程；    （4）通过本实验，了解升温速率、保温时间、冷却制度对不同配料熟料锻烧的影响；    （5）通过本实验，进一步理解KH、IM、SM对水泥熟料锻烧及性能的影响，提高分析问题和解决问题的能力。二、基本原理    硅酸盐水泥高温制备的实质，是具有一定化学组成的水泥生料，经磨细、混合均匀

2、在从常温到高温的缎烧过程中，随着温度的升高，经过原料水分蒸发、粘土矿物脱水、碳酸盐分解、固相反应等过程。当到达最低共熔温度（约1300℃）后，物料开始出现（主要由铝酸钙和铁铝酸钙等组成的）液相，进人熟料烧成阶段。随着温度继续升高，液相量增加，粘度降低，物料经过一系列物理、化学、物理化学的变化后，最终生成以硅酸盐矿物(C 3S，C2S)为主的熟料。    在锻烧过程中出现液相后，贝里特(β－C2S)和游离石灰都开始溶于液相中，并以Ca2＋与SiO4-离子状态进行扩散。通过离子扩散与碰撞，一部分Ca2＋与

3、SiO4-离子参与贝里特的再结晶，另一部分Ca2＋与SiO4-离子则参与贝里特吸收游离石灰形成阿里特：    C2S(液)+CaO(液)→C 3S(固)    在1300-1450℃的升温过程中，阿里特晶核形成、晶体长大，并伴随熟料结粒。阿里特的形成受游离石灰的溶解过程所控制。    在1450-1300℃的冷却过程中，阿里特晶体还将继续长大和完善。随着温度的降低，熟料相继进行液相的凝结与矿物的相变。因此，在冷却过程中要根据熟料的组成与性能的关系决定熟料的冷却制度。为了保证熟料的质量，多采用稳定剂和适

4、当快冷的办法来防止阿里特的分解和β-C2S向γ-C2S的转变。三、实验原料及器材1.实验所用的原料有铅锌尾砂（用碳酸钙代替）、锰尾砂、氧化硅、氢氧化铝、三氧化二铁，后三种原料均为分析纯（99%）。（1）化学成分序号分析元素样品名称及分析结果/单位粉砂岩/(%)铅锌尾砂/(%)锰尾砂/(%)锰压滤渣/(%)1Al8.8620.1247.0614.4712As<0.001<0.0010.0050.0033B0.0110.010.0030.0094Ba0.0350.3380.050.0475Bi0.001<

5、0.0010.000<0.0017Ca1.18436.040.5244.388Cd<0.001<0.001<0.001<0.0019Cr0.003<0.0010.000<0.00110Co<0.001<0.001<0.001<0.00111Cu0.0530.0280.1380.16912Fe0.244.364.702.6613K7.7491.4196.4035.18814Li0.0430.0370.040.03815Mg1.2910.3140.5431.51916Mn0.130.0555.523.55

6、17Ni<0.001<0.0010.000<0.00118Pb0.0050.490.0070.0119Se<0.0010.000<0.001<0.00120Sr0.0010.0160.0030.01121V0.012<0.0010.0080.00422Zn0.0240.2030.0190.01123SiO242.781.2935.5532.46以下空白（2）物相组成方解石XRD检测的各物质的物相组成如图所示。图1铅锌尾砂物相石英硬锰矿长石赤铁矿图2锰尾砂物相2.实验器材电阻炉、万能材料试验机、压片机、

7、振动机、搅拌机、激光粒度仪四、实验要求1.查阅文献和学习教材知识，尽可能详尽地了解胶凝材料种类、各胶凝材料制备工艺；2.了解硅酸盐水泥制备工艺，熟悉原料煅烧过程中发生的物理化学变化；3.制备出胶凝材料，按国标测出其力学性能；4.提交完整的实验报告，实验报告必须包括：实验过程、实验现象、实验数据、实验结果、实验的心得体会等5.提交实验报告时，必须将实验原始记录附于实验报告后一同提交。五、实验步骤1.配料计算。依据原料化学成分，确定的熟料率值，进行配料计算；对于新型干法水泥生产工艺，水泥熟料率值大致为：K

8、H=0.88～0.9l；SM=2.4～2.7；IM=1.4～1.8。2.配料。按配料计算结果，称取各种原料；3.生料粉磨。使用Φ500mm×500mm的试验小磨制备生料，一次制备一种生料约1Kg；4.测生料细度。用激光粒度仪测定；5.生料压块。将细生料在压块机上压制成块或将细生料置于洁净容器中，边搅拌边加入少量蒸馏水，拌和均匀，手工锤制成块；6.熟料烧结。将生料块掰碎成1cm×1cm的小块，放入电炉中进行熟料烧结。为了探索合适的温度制度，建议先以50g细