低钙水泥熟料矿物水化活性、性能及其制备熟料的发展

与硅酸三钙相比,硫铝酸钙、硅酸二钙和硫硅酸钙等具有钙含量低、烧成温度低和CO₂排放量少的特点,属于低钙水泥熟料矿物。发展以低钙矿物为主要组成的水泥熟料是水泥低碳发展的重要方向。本文在分析硫铝酸钙、硅酸二钙和硫硅酸钙3种低钙矿物的活性、水化和性能发展的基础上,分别对以低钙矿物为主要矿物的硫铝酸盐水泥熟料、高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的水化和性能发展,硅酸二钙–硫铝酸钙–硫硅酸钙水泥熟料的制备、水化和性能优化进行了综合评述。同时,鉴于石膏在低钙水泥熟料水化方面具有重要影响,综述了石膏在几种低钙水泥中的作用。文章以期为运用硫铝酸钙、硅酸二钙和硫硅酸钙等矿物制备低钙水泥熟料提供参考。     

原料中SiO2结晶特性影响熟料烧成的研究进展

二氧化硅(SiO2)是硅酸盐水泥生料的主要成分,其赋存于原料中的结晶特性对熟料烧成能耗及熟料质量具有决定性的影响.结合熟料烧成反应过程,根据熟料矿物与原料矿物组分之间的成键关系,分析了原料中SiO2参与熟料烧成反应的化学过程,综述了原料矿物中的Si-O键合形式,石英的含量、晶粒尺寸、晶型及结晶度等SiO2结晶特性对熟料烧成的影响及作用机理,并总结了提高惰性石英质原料中SiO2反应活性的方法.综述分析可为水泥企业高效应用各类硅源原材料,生产高质量水泥提供参考依据和科学方法.     

不同火山灰质材料的火山灰反应效益研究

主要研究火山渣的火山灰反应效益,并与粉煤灰及矿渣进行了对比。结果表明,3 d时火山渣对水泥砂浆体系的强度没有贡献,28 d、90 d、180 d时对强度有贡献,但贡献小于硅酸盐水泥;3 d、28 d、90 d、180 d时粉煤灰对水泥砂浆体系的强度有贡献,但贡献小于硅酸盐水泥;3 d时矿渣粉对水泥砂浆体系强度的贡献小于硅酸盐水泥,28 d、90 d、180 d时对强度的贡献大于硅酸盐水泥。随着火山渣细度增加及水化龄期的延长,火山渣的火山灰反应效益呈增大趋势。     

多离子复合掺杂对阿利特水化活性的影响

采用热释光、微量热分析和红外光谱,研究了熟料中常见的7种典型离子复合掺杂对阿利特水化活性的影响.结果表明:不同离子固溶所致缺陷显著提高了阿利特早期水化活性,其中浅能级缺陷较深能级缺陷对阿利特早期水化活性的影响更大.异价置换离子在阿利特中固溶形成的缺陷较为复杂,改变了阿利特的缺陷能级分布,对阿利特热释光性有显著影响.阿利特原始热释光性(储藏的亚稳能量)首先取决于阿利特晶型,其次受掺杂离子尤其是异价置换离子的影响显著.阿利特水化活性与原始热释光峰强度的正相关性仅适用于同晶型阿利特.     

硅质原料对熟料烧成的影响

采用X射线衍射结合Rietveld方法和扫描电镜,表征了14种硅质原料的结晶特性,并研究了不同类型硅质原料对熟料矿物相组成及微观结构的影响.结果表明:随着硅质原料中简单结构硅酸盐矿物的减少、石英含量的增加和石英晶粒尺寸的增大,烧成的熟料中硅酸三钙(C_3S)含量下降,游离氧化钙(f-CaO)含量增加;硅质原料中伴生微量组分K_2O及MgO等较外掺组分对熟料烧成的影响更显著,伴生的K_2O降低了熟料中C_3S含量,增大了其晶粒尺寸,而伴生的MgO能起到明显助熔作用,促进了熟料中阿利特的形成.     

煅烧制度对硫硅酸钙结构及水化性能的影响EI北大核心CSCD

硫硅酸钙水化活性的发挥对新型贝利特-硫铝酸钙-硫硅酸钙水泥力学性能的发展至关重要,为了探寻硫硅酸钙水化活性提升的适宜煅烧制度,采用分析纯试剂于不同煅烧制度下合成硫硅酸钙单矿物。利用扫描电子显微镜、X射线衍射结合Rietveld精修、^(29)Si固体核磁、综合热分析和等温量热仪等,研究了煅烧制度对硫硅酸钙微观结构、晶体结构、水化活性及力学性能的影响。结果表明:一次煅烧制得的硫硅酸钙晶粒形态不规则,尺寸普遍较大(约10μm),而二次煅烧可减小硫硅酸钙晶粒尺寸(约5μm),其形态规则,多数呈现为卵粒状。鼓风急冷可降低硫硅酸钙结晶度,提高其早期水化活性,促进其早期力学性能快速发展。一次煅烧、鼓风急冷制得的硫硅酸钙晶体结构发育程度最低,早期水化活性和发展强度最高。随炉冷却制得的硫硅酸钙结晶度较高,早期水化活性低,但中后期力学性能可快速发展。     

多组分组合作用下Al2O3掺杂对阿利特结构及活性的影响

采用X射线衍射结合Rietveld方法、热释光及微量热分析,研究了在Na、K等熟料阿利特中常见固溶组分作用下,Al2O3掺杂对阿利特结构、缺陷及水化活性的影响。结果表明:约1/3Al取代Ca,2/3Al取代Si;少量Al2O3即可将阿利特稳定为M3型,且M3晶格常数随Al2O3含量增加呈线性变化,直至达到Al2O3固溶极限1%(质量分数),符合Vegard固溶体定律;Al2O3进入阿利特,形成杂质缺陷,使其热释光性及水化反应动力学特征随之发生显著变化,且缺陷类型对水化的影响比浓度的影响更为显著;阿利特原始热释光强度与其水化反应活性大小一致,这与阿利特中以俘获电子形式亚稳储藏的能量有关。     

离子固溶对硅酸三钙结构及性能影响的研究进展

Mg^2＋、A1^3＋”、Cu^2＋等离子固溶进入硅酸三钙（3CaO·SiO2，C3S），显著影响了C3S的晶型结构及水化性能。综述了外来离子在C3S中的固溶对C3S多晶态的稳定作用，以及对C3S晶格常数、晶格微应变及水化性能的影响等。从离子的化学结构角度出发，总结分析了离子在C3S中的固溶取代规则。通过提出离子与Ca...     

多离子复合掺杂对阿利特介稳结构的影响

多离子固溶对阿利特的影响产生复合效应,与单一离子显著不同。采用X射线衍射结合Rietveld方法、差示扫描量热、红外光谱等,研究了Na+、Mg2+等熟料阿利特中7种典型杂质离子复合掺杂对阿利特介稳结构及多晶转变的影响。结果表明:7种离子以常规含量复合存在时,显著促进阿利特烧成,并主要稳定M3型阿利特,Mg2+及Al3+对稳定阿利特高温型结构的影响最大,不含Mg2+或Al3+阿利特以T3型为主;高含量P5+(1%P2O5,质量分数,下同)可稳定R型阿利特;高含量Mg2+(2%MgO)稳定的M3型,在600℃附近向三斜晶型的再次受热转变受阻,而Fe3+促进这一转变;随离子稳定阿利特结构对称性的提高,[SiO4]四面体的对称性也提高。     

MgO对熟料烧成及性能的影响机理

采用化学试剂合成硅酸盐水泥熟料,应用X射线衍射结合Rietveld方法和差示扫描量热等,研究了MgO对熟料煅烧、矿物组成、阿利特晶型及熟料性能等的影响。结果表明:MgO在碳酸钙分解反应阶段已开始影响甚至参与了熟料烧成反应;MgO掺入使阿利特和铁铝酸四钙含量增多,贝利特和铝酸三钙含量相对降低;但当MgO掺量达到2%(固溶置换极限)及以上时,方镁石形成,熟料矿物组成基本不再变化;随着MgO的掺入,阿利特的晶型逐渐由M1型为主转变稳定为M3晶型。MgO掺量在1%附近时,靠近阿利特准同型相界处,熟料发展强度最高。