用普通粘土制備單組份堿激發(fā)水泥的研究.pdf

1、本文在綜合分析了堿激發(fā)水泥國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,利用純堿、燒堿和堿石灰熱激發(fā)寧鄉(xiāng)高嶺土、萍鄉(xiāng)高嶺土、臨澧膨潤(rùn)土和湘潭紅壤土等不同化學(xué)組成的硅鋁質(zhì)粘土,制備出了單組份堿激發(fā)N-A-S水泥和單組份堿激發(fā)N-C-A-S水泥,探討了堿激發(fā)水泥的性能及其影響因素,利用掃描電鏡、熱分析、粉末X射線(xiàn)衍射和傅里葉變換紅外光譜等手段對(duì)原材料、堿激發(fā)水泥熟料及其水化物的物相組成與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,最后討論了堿激發(fā)水泥的熟料燒成與水化機(jī)理。具體包括以下幾個(gè)方

2、面。
　　1、實(shí)驗(yàn)研究堿熔激發(fā)寧鄉(xiāng)高嶺土、萍鄉(xiāng)高嶺土、臨澧膨潤(rùn)土和湘潭紅壤土制備了單組份堿激發(fā)N-A-S水泥,初步優(yōu)化了制備工藝。其最佳工藝條件及性能分別為:煅燒溫度為750℃,NaOH/寧鄉(xiāng)高嶺土質(zhì)量比為0.2,保溫時(shí)間為3h,制備的單組份堿激發(fā)N-A-S水泥3d抗壓強(qiáng)度達(dá)14.7MPa;煅燒溫度為950℃,NaOH/萍鄉(xiāng)高嶺土質(zhì)量比為0.25時(shí),制備的單組份堿激發(fā)N-A-S水泥的3d抗壓強(qiáng)度達(dá)62.98MPa;煅燒溫度為850

3、℃,Na2CO3/臨澧膨潤(rùn)土為0.33,制備的單組份堿激發(fā)N-A-S水泥的3d抗壓強(qiáng)度達(dá)42.11MPa;煅燒溫度為750℃,NaOH/湘潭紅壤土為0.20,制備的堿激發(fā)N-A-S水泥的3d抗壓強(qiáng)度達(dá)22.0MPa。但此種單組份N-A-S堿激發(fā)水泥的后期強(qiáng)度均有所下降且有泛堿現(xiàn)象。研究表明,硅鋁質(zhì)粘土均能通過(guò)堿熔激發(fā)方法制備出性能較好的單組份堿激發(fā)N-A-S水泥。
　　2、采用堿石灰燒結(jié)的方法激活寧鄉(xiāng)高嶺土、萍鄉(xiāng)高嶺土、臨澧膨潤(rùn)土

4、均能制備出性能較好的單組份堿激發(fā)N-C-A-S水泥。研究表明,其抗壓強(qiáng)度與煅燒制度和(Ca+Mg)/Si摩爾比、Na/Al摩爾比密切相關(guān),且存在同一最佳制備條件:煅燒溫度為1100℃,(Ca+Mg)/Si為2.2,Na/Al為1.67,對(duì)應(yīng)的堿石灰燒結(jié)寧鄉(xiāng)高嶺土、萍鄉(xiāng)高嶺土和臨澧膨潤(rùn)土制備的堿激發(fā)N-C-A-S水泥3d抗壓強(qiáng)度分別為48.2MPa、31.33MPa和34.55MPa。水泥凈漿試塊的后期抗壓強(qiáng)度總體上呈增長(zhǎng)趨勢(shì)且試塊不泛堿

5、。而用堿石灰燒結(jié)的方法激活湘潭紅壤土所制備的單組份堿激發(fā)水泥強(qiáng)度均不大,可能是含鋁量太低所致。
　　3、熱分析表明,堿的加入大大改變了硅鋁質(zhì)粘土的熱分解行為,紅外分析顯示其中惰性的石英雜質(zhì)在相對(duì)較低溫度下即可與堿反應(yīng)。因此,采用堿熔的方法可以有效的激發(fā)惰性的硅鋁質(zhì)礦物的膠凝活性。X射線(xiàn)衍射分析表明,加堿煅燒硅鋁質(zhì)粘土?xí)r,粘土礦物的熱分解溫度低于無(wú)堿煅燒的溫度,且其它伴生的礦物如石英等也與堿反應(yīng)而減少甚至消失,同時(shí)均伴生有新物相霞石

6、,而相應(yīng)的水化物中除湘潭紅壤土外,均生成了沸石類(lèi)水化相,而湘潭紅壤土基N-A-S水泥中也生成了類(lèi)沸石的非晶相。這說(shuō)明沸石和類(lèi)沸石水化物的生成是單組份堿激發(fā)N-A-S水泥的膠凝機(jī)理。
　　4、XRD分析表明,堿石灰燒結(jié)后的硅鋁質(zhì)粘土中原礦物相均消失,生成的物相相對(duì)復(fù)雜,其與煅燒條件密切相關(guān),一般熟料中生成了較多的非晶相、可溶性堿鹽及C2S。單組份堿激發(fā)N-C-A-S水泥早期強(qiáng)度是由可溶性堿鹽及硅鋁質(zhì)非結(jié)晶相反應(yīng)生成的沸石及類(lèi)沸石提供