微量元素对含钡硫铝酸盐水泥性能的影响

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1、济南人学颂i，学位论文摘要硫铝酸钡钙矿物(3CA·BaS04)在实验室成功合成以来，许多学者对其进行了深入的研究，研究结果表明硫铝酸钡钙晶格中钡、钙量可调，当硫铝酸钡钙的组成为C275BI25A3S时强度最高，其1d、3d和28d龄期抗压强度分别达到35．1MPa、59．3MPa和72．1MPa，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。以硫铝酸钡钙为主导矿物的含钡硫铝酸盐水泥由于具有低资源消耗、低环境负荷和高强快硬的特性，因此有着广泛的应用前景。因此，本课题将对含钡硫铝酸盐水泥进行进一步的深入研究，改善其性能，降低其成本，扩大

2、原材料的适应性。本文系统地研究了微量元素F、P、Cr、Fe、Mn、Zn对硫铝酸钡钙单矿物的合成及性能的影响规律，利用工业废渣氟石膏、磷石膏替代天然石膏烧制了含钡硫铝酸盐水泥熟料，并用差热．热重(DTA．TG)、x射线衍射(XRD)、扫描电镜．能谱(SEM．EDS)、环境扫描电镜(EsEM)等测试手段对其烧成制度、力学性能、熟料的组成结构和水化过程进行了分析研究，结合硬化水泥浆体的孔结构和水化热分析进一步探讨了硫铝酸钡钙矿物和含钡硫铝酸盐水泥的水化机理，并对含钡硫铝酸盐水泥的耐久性能进行了研究。研究结果表明：硫铝酸钡钙单矿物在水化2h时已形成大量絮状的水

3、化铝酸钙和铝胶，均匀覆盖于熟料颗粒表面，此时具有一定强度：水化12h，钙矾石晶体逐濒长大，附着于熟料颗粒的四周并相互交织在一起，熟料颗粒表面的水化膜消失，硫铝酸钡钙的早期水化过程基本结束。在硫铝酸钡钙体系中掺入CaF2，能降低CaC03和BaC03的分解温度，有利于熟料的烧结，CaF2起到了矿化荆的作用，其最佳掺量为1,6％：当CaF2的掺量为1．6％时，硫铝酸钡钙矿物的各龄期抗压强度都有所提高，28d抗压强度达到103．2MPa；硫铝酸钡钙体系中，P205的最佳掺量为12％，此时，硫铝酸钡钙的ld强度有明显提高，3d，28d强度无明显改善：在硫铝酸钡

4、钙矿物体系中掺入适量的Fe203可以降低熟料烧成过程中液相的粘度，有利于熟料的烧成，F8203掺量为0．6％时．硫铝酸钡钙的ld强度提高近20MPa，28d强度提高约14MPa；掺入适量的Cr203，Mn02和ZnO的硫铝酸钡钙矿物的ld抗压强度有所提高，3d、28d微量几煮对古锄硫锚艘盐水泥性能的影响强度均有所降低，强度增进率较低。利用氟石膏、磷石膏及二者复掺替代天然石膏，于实验室条件下烧成的含钡硫铝酸盐水泥熟料纳质量较好，其中利用氟石膏替代天然石膏烧成的含钡硫锅酸热水泥的1d、3d、28d强度分别达到75．4MPa、100．9MPa、114，5MP

5、a，较原合钡硫铝酸盐水泥分别提高3．6％，12．1％，4．0％：氟石膏与磷石膏复掺实验烧成的PF体系水泥1d、3d、28d抗压强度分别达到62．2MPa、70．3MPa、99．4MPa，氟石膏与磷石膏掺入量的最佳比例为7：3。水化样的XRD分析表明A，B，c，PF体系水泥的水化产物均为含钡AFt，含钡AFm，C3AH6，CAHlo，BaS04，C—S—H凝胶，其中CAHlo等水化铝酸钙有向稳定的C3AH6转化的趋势：B5，C6，PF4体系水泥3d，28d水化样中的无害孔所占的比例远远大于A0体系水泥同龄期水化样中的无害孔比例：孔结构对水泥强度性能的影响

6、主要表现在孔的尺寸和孔分布的均匀性，小直径孔越多、孔分布越均匀，则水泥的强度性能越好。B5，PF4体系含钡硫铝酸盐水泥表现出良好的抗硫酸盐侵蚀性能，抗蚀系数分别为1．3l，1．22。本文在研究了微量元素F，P等对硫铝酸钡钙矿物的合成及性能的影响规律的基础之上，利用工业废渣氟石膏、磷石膏及二者复掺成功替代了原料中的天然石膏，于实验室条件下烧成了含钡硫铝酸盐水泥，在改善其性能的同时，降低了生产成本，拓宽了生产原材料，解决了工业废渣给环境带来的负荷问题，并对其水化机理及耐久性能做了初步研究。关键词：硫铝酸钡钙，微量元素，矿化剂，氟石膏，磷石膏，含钡硫铝酸盐水

7、泥堑塑垒兰丝：!：茎篁堡兰ABSTRACTSinceasingleconstituentmineralnamedBabearingcalciumsulphoaluminate(ornamingbariumcalciumsulphoaluminate)(3CaO·3A1203·BaS04)wassynthesizedinlaboratorysuccessfully,itisresearchedbymanyscientists．ResultsindicatethatconstituentofBacanreplaceCa,theysynthesizedase

8、riesmineralsofBariumcalciumsulphoaluminates(3《)