胶凝材料学39.ppt

1、铝酸盐水泥,组员：尚飞，陈迪，李玉博,定义,铝酸盐水泥，又称高铝水泥或矾土水泥。 是以矾土和石灰石为原料，按照适当的比例配合后，经烧结或熔融，形成以铝酸钙为主，氧化铝含量约50%的熟料，经粉磨而制成的水硬性胶凝材料。,耐火铝酸盐水泥 耐火铝酸盐水泥 用Al2O3的质量分数为65%的铝酸钙熟料磨细制成的。 低钙耐火铝酸盐水泥 以优质矾土和优质石灰石为原料，烧结形成Al2O3的质量分数在70%75%的熟料，经磨细而制成。 纯铝酸钙耐火铝酸盐水泥 用工业氧化铝作为铝制原料，减少有害杂质，增加有效矿物，进一步改善耐火特性。,铝酸盐水泥的分类,建筑用铝酸盐水泥 快硬高强铝酸盐水泥 其主要工艺特点之一是磨

2、细熟料时要掺硬石膏，使熟料形成3CaOAl2O33CaSO431H2O，使水泥后期强度不致下降。 膨胀铝酸盐水泥 用质量分数73%76%的铝酸盐水泥熟料和24%27%的二水石膏磨细到比表面积大于450m2/kg。 自应力铝酸盐水泥 进一步提高膨胀铝酸盐水泥中二水石膏的掺入量就可得到自应力铝酸盐水泥。,铝酸盐水泥的分类,铝酸盐水泥的矿物组成,铝酸盐水泥的矿物组成,CA（铝酸一钙） 铝酸盐水泥中的主要矿物，具有很高的水硬活性，其特点是凝结正常，硬化迅速，是铝酸盐水泥强度的主要来源。但若含量过高，强度发展主要集中在早期。CA的结晶形状与煅烧方法、冷却条件等因素有关。烧结法所得CA多为矩形或不规则板状

3、，粒径510m，密度2.98g/cm3。,CA2 （二铝酸一钙） 水化硬化较慢，早期强度低，但后期强度能不断提高。CA2若过多，将影响铝酸盐水泥的快硬性能，但水泥的耐热性能可以得到提高。烧结法时CA2通常呈粒状晶体，尺寸大多为1020m，密度为2.90g/cm3。 质量优良的铝酸盐水泥，其矿物组成一般以CA和CA2为主。,C12A7 （七铝酸十二钙） 晶体结构中铝和钙的配位极不规则，结构具有大量结构空洞，使其水化极快，凝结迅速，但强度不高。因此水泥中含有较多的C12A7时，会出现快凝，强度降低，耐热性下降。,C2AS（钙铝黄长石、铝方柱石） 在铝酸盐水泥中，由于其晶格内离子配位很对称，因此胶凝

4、性能很差，通常呈才长方、正方、板状和不规则形状，一般情况下分布比较均匀。 除上述铝酸盐矿物外，有时还会有C2S的存在，例外还可能有少量的镁尖晶石或镁方柱石、钙钛矿等。,CA6（六铝酸一钙） 惰性矿物，没有水硬性，但含有矿物CA6后，水泥的耐热性提高。,主要化学组成为CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3以及少量的MgO、TiO2等。 由于原料和生产方法的不同，成分在一定范围内波动。 Al2O3 33%60%，CaO 32%44%，SiO2 3%15%， Fe2O3（含FeO） 1%15%。,铝酸盐水泥的化学组成,氧化铝 是保证生成铝酸盐矿物的基本成分。Al2O3含量过低，熟料中将出现C12A

5、7，使水泥快凝，强度下降；Al2O3含量过高，熟料中形成过多的CA2，使早期强度下降。 氧化钙 也是保证生成铝酸盐矿物的基本成分。含量过高，易行成C12A7，含量过低，形成大量的CA2。 氧化硅 熟料中SiO2含量一般不宜超过10%，因其含量增加，C2AS相应增加。SiO2含量在4%5%时，能促使生料更均匀烧结并加速矿物形成。 氧化铁 Fe2O3形成胶凝性能极弱的C2F、CF，会降低水泥的强度，含量不宜过高。,铝酸盐水泥的化学组成,熔融法 该方法是将已配好的生料放入电炉、高炉、反射炉、转炉或化铁炉中熔融。生料不必磨细，在熔融过程中可达到混合均匀的目的。物料熔融温度一般在1300oC1400oC

6、。 烧结法 我国最广泛使用的是回转窑烧结法，它与硅酸盐水泥熟料的煅烧相似：将生料在回转窑中烧至部分熔融的烧结状态。原料中含Fe2O3和SiO2等杂质要少。铝酸盐水泥烧成范围较窄，在1300oC1330oC之间。,铝酸盐水泥的生产方法,CA是铝酸盐水泥的主要矿物组成，因此铝酸盐水泥的水化在很大程度上取决于CA的水化和水化物的结晶状况。其水化过程和产物与温度关系极大。,铝酸盐水泥的水化硬化过程,CA的水化,CA2的水化,C12A7的水化,水化物CAH10或C2AH8为针状或片状晶体，互相结成坚固的结晶连生体，形成晶体骨架。同时所生成的氢氧化铝凝胶填塞于骨架空间，结构致密，使水泥初期强度能得到迅速增

7、长，而以后强度增长不显著。CAH10和C2AH8随着时间延长逐渐转化为较稳定的C3AH6，此过程随着环境温度的上升而加速，其结果游离水从水泥石内析出，孔隙增大，同时C3AH6本身强度较低，晶体间结合差，因而使水泥石的强度大为下降，引起长期强度下降，特别在湿热环境中，强度降低显著(后期强度可比最高强度值降低40以上)。,硬化浆体结构,CAH10、C2AH8属于六方晶系，结晶形成的片状和针状晶体，互相交错搭接，形成坚硬的结晶体，氢氧化铝凝胶又填充于晶体骨架的空隙，结合水量大，因此，孔隙率低结构致密，故使水泥获得较高的机械强度。水化57天后，水化物的数量就很少增加，因此铝酸盐水泥硬化初期的强度增长很

8、快，以后既不显著。 CAH10、C2AH8都是亚稳相，要逐渐转化成比较稳定的C3AH6。,六方 晶体C3AH6扫描电镜照片,球粒结节状棱柱体C3AH6扫描电镜照片,(1)水化热大，与一般高强度硅酸盐水泥大致相同，但放热速率特别快，且放热集中，1d内即可放出水化热总量的7080； (2)耐高温性好，可用于1000以下的耐热构筑物； (3)耐硫酸腐蚀性强，抗腐蚀性高于抗硫酸盐水泥； (4)硬化后不含铝酸三钙，不析出游离的氢氧化钙，且硬化后结构致密，对矿物水的侵蚀作用有很高的抵抗性； (5)属早强型水泥，其1d强度可达3d强度的80以上，3d强度便可达到普通硅酸盐水泥28d的水平，后期强度增长不显著，主要用于工期紧急的工程和抢修工程。,铝酸盐水泥具有较好的早强性能。 铝酸盐水泥有一定的耐高温性，在高温下仍能保持较高的