高铝水泥的矿相、性能及作用-1.ppt

高铝水泥的性能及作用 主要内容介绍 1 1高铝水泥 1 高铝水泥简介 1 1高铝水泥高铝水泥 旧称矾土水泥 是以铝酸钙为主 氧化铝含量约50 的熟料 经磨细制成的水硬性胶凝材料 又称铝酸盐水泥 化学组成 Al2O3 50 60 CaO 32 35 SiO2 4 8 Fe2O3 1 3 矿物组成 主要为铝酸一钙 CaO Al2O3 简写CA 含量 70 含有少量的硅酸二钙 C2S 与其他铝酸盐 如12CaO 7Al2O3 简写C12A7 CaO 2Al2O3 CA2 2CaO Al2O3 SiO2 C2AS 1 高铝水泥简介 1 1高铝水泥高铝水泥 旧称矾土水泥 是以铝酸钙为主 氧化铝含量约50 的熟料 经磨细制成的水硬性胶凝材料 又称铝酸盐水泥 化学组成 Al2O3 50 60 CaO 32 35 SiO2 4 8 Fe2O3 1 3 矿物组成 主要为铝酸一钙 CaO Al2O3 简写CA 含量 70 含有少量的硅酸二钙 C2S 与其他铝酸盐 如12CaO 7Al2O3 简写C12A7 CaO 2Al2O3 CA2 2CaO Al2O3 SiO2 C2AS 1 高铝水泥简介 6 MTA水泥矿物相的组成 CA 铝酸一钙35 60 33 65 CA2 二铝酸一钙10 20 7 20 C2AS 硅铝酸二钙 或钙铝黄长石 铝方柱石 20 40 C12A7 七铝酸十二钙 1 C3A 铝酸三钙 0 5 C4A3 硫铝酸四钙 10 CT 钙钛石 钙钛矿 4 5 C2F 铁酸二钙3 4 MA 镁铝尖晶石1 2 f C A f M 白云石等 均 1 7 MTA水泥主要矿物相的特性 CA 主要矿相 具有很高的水硬活性 凝结时间正常 硬化较快 是强度的主要来源 耐火度约1600 CA2 凝结时间比CA长 早期强度低 后期不断增高 是后期强度的主要来源 耐火度约1750 C2AS 水化活性低 含量高时影响水泥早强性能 C12A7 正常情况下 含量很少 水化极快 凝结极快 强度不及CA高 含量多时 水泥出现快凝 强度下降 耐热性下降 需水量增加等后果 C3A 水化快 凝结迅速 C4A3 具有一定的胶凝性 对水泥的凝结时间和强度的影响没有定论 含量高时 会影响水泥的应用性能 使凝结时间变短 CT 惰性矿物 C2F CF 具有极弱的胶凝性 MA 不具有胶凝性 8 主要矿物相的形成温度 CA 约在900 时开始形成 CA2 在1000 1100 开始形成 C12A7 在950 1000 开始形成 C4A3 大约在950 开始形成 在1350 仍能保持稳定 在接近1400 时开始分解为CA CaO SO3 9 主要矿物相的控制范围及频次 CA 40 45 CA2 10 15 C12A7 0 1 0 6 C4A3 视原燃材料质量 待定 5 C3A 越低越好 控制范围 检验频次 1次 2时 10 主要矿物相的调整手段 从配料上 增加生料CaO CA将增加 CA2将减少 但是 CaO过高 C12A7会增高 当原料中的SiO2增加时 C2AS将增加 当原料中的S含量高时 C4A3 将增加 从煅烧上 当生料成分一定时 提高煅烧温度 C12A7 C3A将减少 当烧成温度超过1400 时 C4A3 会大量分解 煅烧稳度低或C air增加时 C4A3 增加 通常 MTA熟料的烧成稳度在1350 左右 烧结范围只有40 70 普通水泥熟料是100 150 11 KKspec 下一步 出窑KK的控制目标 Cond 8 15 CA 40 50 C12A70 1 0 6 1 2高铝水泥的水化与硬化 1 高铝水泥的水化T 20 1 高铝水泥简介 20 T 30 T 30 13 MTA水泥矿物相的组成 CA 铝酸一钙35 60 33 65 CA2 二铝酸一钙10 20 7 20 C2AS 硅铝酸二钙 或钙铝黄长石 铝方柱石 20 40 C12A7 七铝酸十二钙 1 C3A 铝酸三钙 0 5 C4A3 硫铝酸四钙 10 CT 钙钛石 钙钛矿 4 5 C2F 铁酸二钙3 4 MA 镁铝尖晶石1 2 f C A f M 白云石等 均 1 1 2高铝水泥的水化与硬化 1 高铝水泥的水化T 20 1 高铝水泥简介 20 T 30 T 30 1 2高铝水泥的水化与硬化 2 高铝水泥的硬化硬化过程 水化生成的CAH10与C2AH8 六方晶系 为片状 针状晶体 相互交替攀附 重叠结合 形成坚硬的结晶连接体 使水泥获得很高的强度 氢氧化铝凝胶又填充于晶体骨架的孔隙中 使水泥形成比较致密的结构 经5 7天后 水化物的数量就很少增加 因此高铝水泥早期强度增长的很快 而后期强度增长的不太显著 注 CAH10 C2AH8 亚稳态 C3AH6 1 高铝水泥简介 1 4高铝水泥的性能和应用范围根据高铝水泥的水化可总结出高铝水泥具有以下特性高铝水泥的早强特性 其早期强度增进率远远超过快硬硅酸盐水泥 适用于紧急抢修工程 但后期强度会降低 在结构工程中限制使用 水化热较大 早期水泥硬化放热大 与同标号的硅酸盐水泥相比 仅一天就可放出水化热总量的70 80 由于几种放热 适用于低温养护的混凝土工程 抗硫酸盐侵蚀性能强 水化过程不析出游离氢氧化钙而是生成氢氧化铝凝胶 在颗粒表面形成保护膜 在后期晶体转化过程中抗侵蚀性有所降低 耐高温性好 高铝水泥可作为耐热混凝土的胶结材料 配置成耐热混凝土 1 高铝水泥简介 高铝水泥的生产过程 2 高铝水泥的制备 石灰石粉 矾土 粉磨 按比例混合 生料 入窑煅烧 熟料 矾土水泥 粉磨 生产流程图 2 1回转窑烧结法 2 高铝水泥的制备 生料在回转窑中的烧结过程中 首先通过固相反应形成CA矿物 由于石灰石在分解后具有较高的反应活性 因此会局部出现少量C12A7矿物 但随着温度的提高 矾土中的Al2O3和SiO2的反应速度加大 熟料中的矿物会逐渐按设计组成达到相平衡 最终C12A7消失 熟料矿物主要矿相为CA 回转窑示意图 2 2电弧炉熔融法用熔融法生产 可以配制CaO含量较高也即CA矿物含量较高的水泥 从而获得早期强度更高的高铝水泥 另外熔融法还适合利用高铁矾土作原料 生产Fe2O3含量较高的水泥 2 3反射炉熔融法反射炉熔融法是法国的Lafarge公司的专有技术 Fondu水泥 Secar51水泥 德国的海德堡生产的ISTRA40 ISTRA50水泥都采用反射炉熔融法生产 反射炉熔融法与电弧炉熔融法同样适合生产高钙含量和高铁含量水泥 并且需要严格控制气氛和冷却过程 以保证产品质量的稳定性 2 高铝水泥的制备 3 高铝水泥的性能研究 高铝水泥后期 晶型转变 孔结构恶化 晶体间结合力降低 强度倒缩 存在的问题 国内外研究 掺入减水剂改善孔结构以增加晶型转变的动力学 控制养护的温湿度条件以延缓水化产物的晶型转变 采用聚合物与磷酸盐对高铝水泥改性 在高铝水泥中加入粒化高炉矿渣 效果不明显 胡曙光 王甲春在高铝水泥中加入石灰石粉 不但稳定高铝水泥的早期强度 而且还能抑制后期强度倒缩 并改善其工作性能 为此研究石灰石粉对高铝水泥强度影响 3 1样品制备 高铝水泥胶砂试件配比如下表 按照GB T17671 1999 水泥胶砂强度检验方法 成型高铝水泥胶砂试件 拆模后养护至规定龄期 然后测试抗折强度和抗压强度 高铝水泥胶砂试件配比表 3 2结果分析 3 2 1强度分析 a 不同石灰石粉掺量下高铝水泥胶砂试件抗折强度 b 不同石灰石粉掺量下高铝水泥胶砂试件抗压强度 3 2 2孔结构分析 不同石灰石粉掺量下高铝水泥胶砂试件孔结构 3 2 3微观形貌分析 高铝水泥水化产物微观形貌 A0 纯高铝水泥 A5 掺5 石灰石粉高铝水泥 针状或片状CAH10 C2AH8 立方体结构C3AH6 针状或片状CAH10 C2AH8 C3A CaCO3 11H2O 主要为C3A CaCO3 11H2O 高铝水泥胶砂试件抗折强度和抗压强度随石灰石粉掺量的增加先升高后降低 各龄期 1 3 7 28d 胶砂试件的抗折强度和抗压强度均在石灰石粉掺量为3 时达到最大值 高铝水泥胶砂试件的28d总孔隙率 大孔隙率和小孔隙率均随石灰石粉掺量的增加先减小后增大 当石灰石粉掺量为3 时各孔隙率均最低 石灰石粉的掺入减少了CAH10 C2AH8向C3AH6的晶型转化 一定程度上抑制了高铝水泥后期强度的倒缩 3 3结论 铝酸盐水泥是以铝矾土和石灰石为原料 经煅烧制得的以铝酸钙为主要成分 氧化铝含量约50 的熟料 再磨制成的水硬性胶凝材料 铝酸盐水泥常为黄或褐色 也有呈灰色的 铝酸盐水泥的主要矿物成为铝酸一钙 CaO Al2O3 简写CA 及其他的铝酸盐 以及少量的硅酸二钙 2CaO SiO2 等 根据国家标准 GB201 2000 的规定 铝酸盐水泥的密度和堆积密度与普通硅酸盐水泥相近 其细度为比表面积 300m2 kg或45 m筛筛余 20 铝酸盐水泥分为CA 50 CA 60 CA 70 CA 80四个类型 各类型水泥的凝结时间和各龄期强度不得低于标准的规定 铝酸盐水泥凝结硬化速度快 1d强度可达最高强度的80 以上 主要用于工期紧急的工程 如国防 道路和特殊抢修工程等 铝酸盐水泥水化热大 且放热量集中 1d内放出的水化热为总量的70 80 使混凝土内部温度上升较高 即使在 10 下施工 铝酸盐水泥也能很快凝结硬化 可用于冬季施工的工程 铝酸盐水泥在普通硬化条件下 由于水泥石中不含铝酸三钙和氢氧化钙 且密实度较大 因此具有很强的抗硫酸盐腐蚀作用 铝酸盐水泥具有较高的耐热性 如采用耐火粗细骨料 如铬铁矿等 可制成使用温度达1300 1400 的耐热混凝土