阿利特硫铝酸钡钙水泥的研究

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1、摘要目前大量使用的硅酸盐水泥存在一些缺点和不足，其主要表现为，早期强度偏低，烧成温度高，硬化过程产生收缩裂纹，大大影响了施工进度和硅酸盐水泥的使用范围。因此，如何将硅酸盐水泥的力学性能，特别是早期强度提高到一定水平，并力求达到节约能源、节约资源、保护环境的目的，是水泥技术领域研究的关键问题。1986年I．Teoreanu在实验室合成了具有单一组成的硫铝酸钡钙(3CaO-3A1zOrBaSO一)矿物，发现其具有较高的早期强度。1988年以后，冯修吉、程新等人对硫铝酸钡钙矿物进行了深入研究，合成了系

2、列硫铝酸钡钙矿物(3-x)CaO·xBaO·3A1z吼·CaSOt(简写为c“-"B。AS)，并发现了强度最高矿物c。。B。A；S，其抗压强度在ld、3d和7d龄期分别为35．1MPa、59．3MPa和72．1MPa。因此，硫铝酸钡钙矿物具有突出的早期强度，且水化速度快，凝结时间短，但后期强度增进率低。与硫铝酸钡钙矿物性能相反，以阿利特为主导矿物的硅酸盐水泥的早期强度偏低，凝结时间相对较长，但后期强度不断增长。基于此，本文将阿利特与硫铝酸钡钙这两种性能优良的矿相复合，并以此为基础合成高胶凝性阿利

3、特一硫铝酸钡钙矿相体系。实验以分析纯化学试剂为原料，从硫铝酸钡钙单矿物开始，分别研究了CI：-,／B；AIS—C}S二元体系、C¨_。BA，S—CIS—c§-CAF四元体系以及Cc㈣B。A，S-C，s—C：S—c4一C，AF五元体系的制备条件及性能，重点研究了组成设计、烧成制度、微量元素等因素对体系组成、结构和性能的影响。通过正交实验深入研究了各主要因素对五元矿相体系的影响规律，通过XRD、SEM—EDS、DTA—TG和岩相分析等测试手段对熟料的组成结构和水化过程进行了分析研究，并结合硬化水泥浆

4、体的孔结构分析和水化热分析进一步说明了阿利特一硫铝酸钡钙水泥的早期力学性能优于硅酸盐水泥的原因。初步研究结果表明：在本实验条件下确定的阿利特一硫铝酸钡钙水泥矿物体系的最佳组成是C”sB。棼AaS为6％，C。S为55％，C：S为25％，GA为12％，C。AF为2％；适宜的烧成温度和保温时间分别为1360。C和1h；适量矿化剂和微量元素的掺入可改善熟料的易烧性，显著提高熟料的力学性能，CaF。和ZnO适宜掺量分别为1．O～1．5％和1．0％，SOa适宜的过量值为5％；在最佳组成和制备工艺条件下，合成

5、的阿利特一硫铝酸钡钙水泥的1d和3d抗压强度达到22．3MPa和54．0MPa，分别比相同矿物组成的硅酸盐水泥的强度提高175．3％和33％。本文的创新之处是在硅酸盐水泥熟料中引入了新水泥矿物——硫铝酸钡钙。通过研究，本文认为建立高胶凝性阿利特一硫铝酸钡钙水泥矿相体系是可行的。该水泥表现了较高的早期力学性能，是一种具有良好发展前景的高性能水泥。关键词：阿利特，硫铝酸钡钙，抗压强度，熟料，温度，矿化剂ABSTRACTAlargenumberofPortlandcementusedpresently

6、hassomeshortcomingssuchaslowearlystrength．highburningtemperatureandproducingshrinkageflawatthehardeningqourse，whichaffectedgreatlybuildingrateandtheapplicationrangeofthePortlandcement．HencehowtoheightenthemechanicsperformanceofPortlandcement，particul

7、arlyliftingupearlystrengthtoaspecifiedlevelanddoingourbesttosaveenergy，Fcsourcesandprotectingenvironmentisthekeyissuethatresearchedinthecementtectmiquefield．I．Teoreanuin1986atlaboratorysynthesizedasingleconstituentmineralnamedBa-bearingcalciumsulphoa

8、luminate(ornamingbariumcalciumsulphoaluminate)(3CaO-3A1203·BaS04)，which嘲highearlystrength．After1988，mensuchaSFengXiujiandChengXinandSOonproceededtostudythebariumcalciumsulphoaluminatethoroughly．TheysynthesizedaseriesmineralsofBariumcalciumsulphoalumi