含C4A3-S早强矿物的硅酸盐水泥熟料体系的研究

研究了在硅酸盐水泥熟料中引入C4A3S^-的条件、生料的易烧性、适宜的煅烧温度及水泥的性能。研究结果表明,合理的矿物组成、掺入适量的石膏和助熔剂是实现C3S-C4A3S^-共存的前提条件。通过在C3S—C4A3S^--C2S—C4AF熟料体系中引入5％-20％的C4A3S^-,所制备的熟料体系具有良好的强度性能,其3d强度在15-30MPa,7d强度在25～40MPa,28d强度在45～65MPa之间。     

B2O3和CaF2对C3S-C2.75B1.25A3S-C2S-C3A水泥熟料矿物体系力学性能影响

研究了B2O3和CaF2对C3S-C2.75B1.25A3S-C2S-C3A熟料矿物体系的组成、结构与力学性能的影响.研究结果表明:在该熟料体系中C3S,C2.75B1.25A3S,C2S和C3A的适宜含量分别为50%,10%,25%和15%,B2O3和CaF2的适宜掺量为2%和1.5%.在最佳组成和制备工艺条件下,合成的阿利特-硫铝酸钡钙水泥的1d,3d和28d抗压强度分别达到18MPa,48MPa和95MPa以上,展现了良好的早期力学性能.同时,掺加CaF2能有效降低熟料中游离氧化钙的含量,促进阿利特在低温条件下形成.利用SEM-EDS,XRD等测试手段对熟料的组成、结构及性能进行了分析.     

B_2O_3和CaF_2对C_3S-C_(2.75)B_(1.25)A_3-C_2S-C_3A水泥熟料矿物体系力学性能影响

研究了B2O3和CaF2对C3S-C2.75B1.25A3S珚-C2S-C3A熟料矿物体系的组成、结构与力学性能的影响。研究结果表明:在该熟料体系中C3S,C2.75B1.25A3S珔,C2S和C3A的适宜含量分别为50%,10%,25%和15%,B2O3和CaF2的适宜掺量为2%和1.5%。在最佳组成和制备工艺条件下,合成的阿利特-硫铝酸钡钙水泥的1d,3d和28d抗压强度分别达到18MPa,48MPa和95MPa以上,展现了良好的早期力学性能。同时,掺加CaF2能有效降低熟料中游离氧化钙的含量,促进阿利特在低温条件下形成。利用SEM-EDS,XRD等测试手段对熟料的组成、结构及性能进行了分析。     

CaF2 对贝利特-硫铝酸钡钙水泥性能的影响

采用化学纯试剂为原料,将硫铝酸钡钙矿物引入到贝利特熟料矿物体系中,合成了贝利特-硫铝酸钡钙水泥.本文主要研究了 CaF2 对熟料矿物组成和水泥性能的影响.研究结果表明,CaF2 能够加快熟料中f-CaO的吸收,促进C2.75B1.25A3(S)矿物形成,提高水泥的早期强度.当CaF2 在熟料中的掺人量为0.6%时,贝利特.硫铝酸钡钙水泥的 3d 和 28d 抗压强度分别达到 26.8 MPa和 83.4 MPa,展现了良好的力学性能.利用 XRD,SEM-EDS 和岩相分析等测试手段分析了水泥熟料的组成和结构.     

PC-CA水泥混凝土性能研究

PC-CA水泥是由硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料和石膏,按一定比例复合制备的复合水泥体系,其中硅酸盐组分占绝大部分。本文研究了这种PC-CA水泥混凝土的抗压、劈拉等力学性能,并探讨了PC-CA水泥与外加剂的适应性和PC-CA混凝土的工作性。结果表明:在混凝土配比相同的情况下,PC-CA水泥混凝土早期强度较硅酸盐水泥混凝土有较大提高,后期强度发展较好,而且其与外加剂的适应性及混凝土的工作性均优于硅酸盐水泥。     

高贝利特硫铝酸盐水泥的熟料煅烧及其强度

用粉煤灰、石灰石、石膏作原料,烧制了以贝利特(β-C2S)为主、无水硫铝酸钙(C4A3S)为辅的高贝利特硫铝酸盐水泥,其w(β-C2S)达60%、w(C4A3S) 30%,熟料中无C3S和C3A.分析了率值和煅烧制度对熟料矿物形成的影响,较佳的煅烧工艺参数是:碱度系数Cm为0.95～1.03,铝硫比P为3.32～3.65,煅烧温度1280～1340 ℃,保温时间45～70 min.试验表明C4A3S使水泥具有较高的早期强度,大量的β-C2S持续水化保证了水泥强度的稳定增长.水泥胶砂的1 d、3 d、7 d和28 d抗压强度分别为16.5 MPa、28.0 MPa、36.7 MPa和48.6 MPa.硬化水泥砂浆的总孔隙率低,最可几孔径小.     

高铁低钙硅酸盐水泥体系的抗氯离子侵蚀性能研究

为了改善水泥基材料的抗氯离子侵蚀性能,提出高铁低钙硅酸盐水泥体系[C4 AF≥18％,C3 S≤50％,层状双氢氧化物材料(LDHs)].分别制备了矿相组成为(18％C4 AF,50％C3 S)及(20％C4 AF,48％C3 S)的高铁低钙水泥熟料,探讨了高铁低钙水泥熟料的烧成制度和材料特性;测试了硬化高铁低钙水泥浆体的3、7、28 d抗压强度及28 d氯离子扩散系数,研究了0％～8％掺量的LDHs对高铁低钙水泥体系的力学性能及抗氯离子侵蚀能力的影响.结果表明,C4 AF含量为20％的高铁低钙水泥熟料比C4 AF含量为18％的高铁低钙水泥熟料的结晶度高;掺LDHs的高铁低钙水泥基材料的3d和7d强度有所提高,当掺量为2％时强度达到最大;高铁低钙水泥体系通过提高水泥熟料中的铁相含量、降低硅酸三钙含量、引入具有离子固化能力的LDHs,显著改善了其抗氯离子侵蚀性能,当LDHs掺量为4％时,高铁低钙水泥基材料抗氯离子侵蚀能力最强.     

Lafarge公司Aether（R）太空水泥熟料项目

1 新一代低碳太空水泥熟料 太空（Aether（R））项目的研究产品是一种专利类熟料.不是以C3S为主的普通水泥熟料,而是以C2S为主相＋硫铝酸钙（CSA或C4A3S）和铁铝酸钙相组成（此处S指SO4）,其原料和熟料成分见表1. 从化学成分来看,普通水泥熟料C3S和C3A相产生大量CO2排放,而太空熟料中此二相被硫铝酸钙（C4A3S）相所取代.在普通水泥熟料中,C3S和C3A相具有早期流变性和机械强度,而太空水泥熟料性能是以C4AS为主,达到C2S和C4AF为主的0～7d之间的结合反应.     

煅烧制度对固硫灰制备的铁铝酸盐水泥性能的影响

利用循环流化床固硫灰代替部分原料制备铁铝酸盐水泥熟料,并采用XRD、SEM等方法研究了煅烧温度和保温时间对水泥熟料矿物形成及水泥力学性能的影响.结果表明:利用固硫灰等原料制备的铁铝酸盐水泥熟料矿物组成主要有C4A3S、C2S、铁相等,而铁相主要是C2AxF2-x与C6A4F2固溶体;熟料的最佳煅烧温度范围为1320～ 1350℃,保温时间范围为40～ 60min;当煅烧温度为1340℃,保温时间40min时,水泥3d、28d、56d净浆强度分别可达52.07MPa、89.53MPa、131.83MPa.     

氧化锌对高胶凝性水泥熟料矿物形成及强度的影响

采用工业原料配料，对以硅酸三钙（C3S，C=CaO，S=SiO2）、硫铝酸钙（C4A3 S^-，C=CaO，A=Al2O3，S^-=SO4^2-）为主导矿物的含C4A3 S^-矿物硅酸盐水泥熟料的矿物形成及其强度进行了研究。借助X射线衍射和热重一差热分析研究了矿物形成过程；探讨了微量元素ZnO对熟料性能的影响及在熟料体系中的固溶情况。研究结果表明：生料中掺入ZnO可使C4A3 S^-和CaS等矿物通过低温反应形成，共存于同一熟料体系中，并可提高熟料的强度；过高的ZnO含量亦会降低C4A3 S^-矿物的分解温度。     

贝利特-硫铝酸钡钙水泥的微观结构和力学性能

贝利特-硫铝酸钡钙水泥是一种新型的水泥材料,通过在贝利特熟料矿物体系中引入硫铝酸钡钙矿物,达到提高贝利特水泥早期强度的目的.研究了过量掺加SO3和BaO对贝利特-硫铝酸钡钙水泥性能的影响.研究结果表明:熟料中SO3和BaO最佳过掺量(质量分数)分别为50%和80%,制得的贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3 d和28 d抗压强度分别达到27.0MPa和85.6MPa,展现了良好的力学性能.SO3和BaO的掺入促进了硫铝酸钡钙矿物的形成,同时对阿利特在低温下形成及对贝利特矿物的活化起到了重要作用.     

不同熟料矿物含量的水泥对混凝土部分性能的影响

研究了不同熟料矿物含量的水泥对配制混凝土抗疲劳、抗冲击和耐磨性能的影响。结果表明,当熟料中硅酸盐矿物C2S、C3S含量接近时,随着熟料中Fe2O3含量的增加,C4AF含量增加,C3A含量降低,所配制混凝土在28d和90d龄期的抗疲劳、抗冲击和耐磨性能都依次提高;在保证熟料中适量C3S满足强度要求和熔剂矿物C3A、C4AF含量接近的前提下,低C3S高C2S含量的水泥配制的混凝土抗疲劳、抗冲击和耐磨性能都优于高C3S低C2S含量的水泥配制的混凝土。即：在保证足够C3S含量满足强度要求、熔剂矿物含量为19%～20%时,适当提高C4AF和C2S含量对提高混凝土的上述性能是有益的。     

矿渣沸石基水泥的试验研究

研究了矿渣沸石基水泥中原料组成含量对水泥的强度、凝结时间及标准稠度等性能的影响规律,并探讨了该水泥体系的水化机理。研究结果表明,以30%的沸石、25%的熟料、34%的矿渣、6%的钢渣和5%的石膏,可以制备出3d抗压强度达15.3MPa、28 d抗压强度达42.8 MPa的矿渣沸石基水泥。该水泥的主要水化产物为C-S-H凝胶和水化硫铝酸钙。     

铝酸盐水泥熟料对粉煤灰硅酸盐水泥性能的影响

以铝酸盐水泥熟料、硅酸盐水泥熟料和粉煤灰为原料,探讨了掺加少量铝酸盐水泥熟料对硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥复合体系水化、凝结和硬化性能的影响。结果表明,在硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥中掺加铝酸盐水泥熟料,可以明显缩短水泥的初、终凝时间,但复合体系的需水量增加;掺加少量铝酸盐水泥熟料(≤3%)可明显提高硅酸盐水泥的早期强度,但后期强度(28d)有所降低;当铝酸盐水泥熟料的掺量达5%时,水泥的各龄期强度均明显降低。少量铝酸盐水泥熟料掺加到粉煤灰硅酸盐水泥中,复合体系的各龄期强度都明显提高,且早期强度的提高幅度较大。     

全固废高贝利特-硫铝酸盐水泥熟料矿物的形成研究

以脱硫石油焦渣、粉煤灰及电石渣等工业固体废弃物为主要原料，辅掺少量铝矾土，烧制一种以无水硫铝酸钙（C4A3S）、硅酸二钙（C2S）和铁铝酸四钙（C4AF）为主要矿物的绿色高贝利特硫铝酸盐水泥熟料。利用XRD和TG-DSC相结合的分析方法研究了煅烧温度、煅烧时间及升温速率对水泥熟料烧成的影响。结果表明：该水泥熟料的烧成温度在1?200~1?300 ℃之间，煅烧区间为100 ℃，最佳煅烧温度为1?280 ℃，保温时间45 min及升温速率10 ℃/min，该煅烧条件下制得的水泥熟料1 d、3 d、28 d强度分别可达32.7 MPa、37.5 MPa和58.5 MPa，当煅烧温度高于1?300 ℃或煅烧时间过长时，容易造成C4A3S的分解，从而影响水泥熟料性能。     

阿利特-硫铝酸锶钙水泥的制备与性能研究

通过固定硅酸盐水泥熟料率值,改变硫铝酸锶钙矿物的含量,研究了阿利特-硫铝酸锶钙水泥的合成与性能。利用X射线衍射、扫描电镜与能谱分析、岩相分析等测试手段分析了阿利特-硫铝酸锶钙水泥熟料的组成和结构。结果表明,硫铝酸锶钙矿物与硅酸盐熟料矿物可以共存,其最佳引入量为6%～12%,在1350～1380℃温度范围烧成时结晶较好。在上述条件下制备的阿利特-硫铝酸锶钙水泥的ld、3d和28d抗压强度最高分别达到30.5MPa、58.4MPa和122.2MPa。     

MgO对阿利特-硫铝酸锶钙水泥组成、结构和性能的影响

利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱和岩相分析研究了MgO对阿利特–硫铝酸锶钙水泥矿物组成、结构和性能的影响。结果表明:当MgO含量为1%～5%时,阿利特–硫铝酸锶钙水泥早期强度明显提高;MgO在水泥中的最佳含量为2%,在最佳掺量条件下,其3 d和28 d强度分别为64.3 MPa和103.6 MPa;适量的MgO能够促进硫铝酸锶钙矿物(0.5CaO.2.5SrO.3Al2O3.CaSO4,C1.5Sr2.5A3 S)的形成,但当MgO含量过高时,对C1.5Sr2.5A3 S的形成产生阻碍作用;MgO能促进阿利特矿物的形成,有利于水泥力学性能的提高;与硅酸盐水泥相比较,阿利特–硫铝酸锶钙水泥中能够固溶较多的MgO,使高镁原料的利用成为可能。     

用铅锌尾矿和页岩制备高C3S硅酸盐水泥熟料的研究

研究了采用铅锌尾矿和页岩配制的高C3S硅酸盐水泥生料的易烧性及所得熟料的性能.设计了18个熟料组成并分别在1350℃,1400℃,1450℃和1500℃下进行煅烧,对所得熟料作游离氧化钙及X射线衍射测试.结果表明1500℃下可以制备出C3S含量达74.52%的熟料.在工业回转窑正常煅烧温度下烧成了C3S含量达70.71%的熟料.部分熟料中加入4%的石膏制得水泥,其性能符合强度等级52.5R的硅酸盐水泥标准要求.加入20%尾矿粉后水泥可满足普通水泥42.5R的强度要求,掺加30%尾矿粉后水泥可达到普通水泥32.5R的强度要求.     

无熟料胶凝材料胶砂与混凝土性能的试验研究

以矿渣、粉煤灰、钢渣、铁尾矿微粉、熟石灰、脱硫石膏等为原材料研究无熟料胶凝材料的制备及其胶砂、混凝土性能。结果表明：无熟料胶凝材料标准稠度用水量在28.5%～30.5%之间,初凝时间均大于150 min,终凝时间在200～460 min之间;不掺加水泥的无熟料胶凝材料,早期钢渣含量较高的通用胶砂抗压强度较高,其专用胶砂抗压强度也较高且56 d时可达50 MPa;掺入不超过胶凝材料5%的P·Ⅰ型硅酸盐水泥的无熟料胶凝材料,钢渣含量较低、石膏含量较高的通用和专用胶砂抗压强度都相对较高,较优组别专用胶砂抗压强度28 d可达35 MPa, 56 d达到45 MPa;选用胶砂强度较优的胶凝材料配比进行混凝土试验,无熟料胶凝材料混凝土工作性能良好,28 d抗压强度满足C20～C25混凝土强度要求,56 d满足C25～C30混凝土强度要求。     

水泥助磨剂对不同质量指标水泥熟料强度影响研究

通过对不同质量指标熟料与系列助磨剂之间的性能测试分析,研究助磨剂组合对不同质量指标熟料的强度影响关系。研究表明:T2、T4、T5助磨剂综合表现较好,在28 d强度方面,T系列助磨剂对于C3熟料强度增长率数据集中度好,对于C2、C4熟料强度数据离散性大。熟料3 d、28 d强度增长率与T系列助磨剂掺量的相关系数R>0.9,其中与3 d强度相关系数R> 0.95。助磨剂有效掺量起点0.01%,饱和点分别为0.02%和0.025%。助磨剂对于KH值较低的熟料3 d强度促进作用高于KH值较高的熟料。