阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化硬化機(jī)理的研究.pdf

1、隨著硫鋁酸鋇鈣礦物成功合成，并得最佳礦物組成為2.75CaO·0.25BaO·3Al2O3·BaSO3(C2.75B1.25A3-S)，該礦物表現(xiàn)出優(yōu)良的早強(qiáng)高強(qiáng)性能和水化速度快、凝結(jié)時間短等優(yōu)點。將C2.75B1.25A3S引入到硅酸鹽水泥體系中，經(jīng)過實驗得出最佳燒成溫度、最佳熟料組成及微量元素的最佳摻量，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究該體系水化硬化機(jī)理，得到水化硬化的初步理論。本文研究思路是由簡單到復(fù)雜，從硫鋁酸鋇鈣單礦物到化學(xué)試劑制備阿利

2、特-硫鋁酸鋇鈣水泥的研究，最后研究工業(yè)原料制備該水泥的水化硬化機(jī)理。本文研究了硫鋁酸鋇鈣水化動力學(xué)、石膏、水灰比及養(yǎng)護(hù)溫度等對硫鋁酸鋇鈣礦物和阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化硬化過程的影響。 本文首先采用化學(xué)試劑為原料，對C2.75B1.25A3-S單礦物的水化特性、水化動力學(xué)、水化機(jī)理、石膏摻量及養(yǎng)護(hù)溫度對C2.75B1.25A3-S單礦物水化硬化過程的影響進(jìn)行了研究，并用XRD、DTA-TG和SEM-EDS等測試手段進(jìn)行分析。結(jié)果

3、表明：C2.75B1.25A3-S-CaSO4·2H2O-H2O(簡寫為CB-C-H)三元體系的水化過程經(jīng)歷了起始期、誘導(dǎo)期、加速期、減速期和穩(wěn)定期5個階段，加速期受自動催化反應(yīng)控制，減速期受自動催化反應(yīng)和擴(kuò)散過程雙重控制，穩(wěn)定期受擴(kuò)散過程控制，加速期和穩(wěn)定期均符合水化動力學(xué)方程：ln[1-(1-α)1/3]=1/N×lnK+1/N×ln(t-t0)，呈良好的線性關(guān)系；確定了水化反應(yīng)速率常數(shù)(K)、水化反應(yīng)階段因素(N)及表觀活化能(E

4、)，CB-C-H三元體系水化反應(yīng)方程為：2.75CaO·0.25BaO·3Al2O3·BaSO4+3.25(CaSO4·2H2O)+31.5H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+1.25BaSO4+2(Al2O3·3H2O) 結(jié)果表明：石膏摻量和養(yǎng)護(hù)溫度對水化速率影響較大，使得各水化階段起始點提前，但摻入石膏后各階段K值減小，表觀活化能為負(fù)值；升高養(yǎng)護(hù)溫度，各階段K值增大，表觀活化能均為正值。因而，提高加速期的

5、養(yǎng)護(hù)溫度和降低穩(wěn)定期的養(yǎng)護(hù)溫度有利于加速該三元體系的水化過程。 當(dāng)摻加石膏和提高養(yǎng)護(hù)溫度時，C2.75B1.25A3-S礦物適宜石膏摻量為7％，C2.75B1.25A3-S礦物水化速度加快，水化程度增大，AFt生成數(shù)量增加，硬化漿體孔隙率減小，致密度提高，因而CB-C-H三元體系早期強(qiáng)度提高；提高養(yǎng)護(hù)溫度，水化產(chǎn)物生成數(shù)量增多，產(chǎn)物種類基本不變，但出現(xiàn)微量AFm，CB-C-H三元體系早期強(qiáng)度有所提高，但水化28d時，硬化漿體產(chǎn)生

6、微裂紋，導(dǎo)致強(qiáng)度倒縮。 分析C2.75B1.25A3-S含量、石膏摻量、水灰比及養(yǎng)護(hù)溫度對化學(xué)試劑制備的阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化硬化過程的影響。結(jié)果表明：C2.75B1.25A3-S適宜含量應(yīng)低于8％，C2.75B1.25A3-S含量增加水化加速，早期強(qiáng)度有所增加；適宜石膏摻量能促進(jìn)熟料礦物水化進(jìn)程，水化程度提高，水化產(chǎn)物生成數(shù)量增多，結(jié)構(gòu)形成好，硬化漿體結(jié)構(gòu)致密度提高，水泥早期強(qiáng)度高且后期強(qiáng)度穩(wěn)定發(fā)展，C2.75B1.25A

7、3-S含量為6％(即A組)的適宜石膏摻量為7％、C2.75B1.25A3-S含量為8％(即B組)的適宜石膏摻量為5％；適宜水灰比為0.35，水灰比增加水化速度加快，水化程度增大，但水化產(chǎn)物結(jié)晶度、結(jié)構(gòu)密實性變差，孔隙率增大，力學(xué)性能降低；提高養(yǎng)護(hù)溫度，水化速度加快，早期水化產(chǎn)物生成量增多，但有少量AFm生成。 分析石膏摻量、水灰比及養(yǎng)護(hù)溫度對MgO含量不同的工業(yè)原料制備阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化硬化過程的影響，結(jié)果表明：適宜石膏

8、摻量可促進(jìn)熟料礦物水化進(jìn)程，增加水化產(chǎn)物生成數(shù)量，對熟料中MgO含量為1.8％的F3組性能改善較明顯，最佳石膏摻量為6％，對熟料中MgO含量為4.4％的F1組影響較小，最佳石膏摻量為7％，與F1組相比，F(xiàn)3早期力學(xué)性能增進(jìn)率較高但后期強(qiáng)度較小。隨著水灰比的增加，熟料礦物水化程度增加，水化速度加快，熟料中MgO含量較高時，水化早期可促進(jìn)Ca(OH)2的生成，但硬化漿體密實度較差，孔隙率增大，不利于強(qiáng)度發(fā)展；提高養(yǎng)護(hù)溫度至35℃，該水泥力學(xué)