含無(wú)水硫鋁酸鈣礦物材料制備技術(shù)研究.pdf

1、目前我國(guó)水泥工業(yè)粗放式的發(fā)展模式使我國(guó)能源、資源、環(huán)境不堪重負(fù)，迫切的需要自身降低能耗的同時(shí)，大量消納其它工業(yè)廢棄物，向綠色高性能化方向發(fā)展。國(guó)家“973”項(xiàng)目取得的階段性成果表明，C4A3 單礦物及含C4A3 的硅酸鹽水泥能夠很好的激發(fā)礦渣、粉煤灰的活性，尤其對(duì)以往認(rèn)為活性低于礦渣的粉煤灰的活性有很好的激發(fā)作用。本文對(duì)作為生產(chǎn)高摻量復(fù)合輔助性膠凝材料激發(fā)劑的含C4A3 礦物的材料，及其在水泥和混凝土中的應(yīng)用，進(jìn)行了一些技術(shù)研究，力圖為

2、工業(yè)生產(chǎn)該材料提供一些工藝參數(shù)。 本文首先研究出了一種定量分析C4A3 含量的新方法，稱之為化學(xué)法并建立了該法的標(biāo)準(zhǔn)方法，解決了長(zhǎng)期以來(lái)工業(yè)生產(chǎn)中無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定C4A3 礦物含量的問(wèn)題。化學(xué)法具有快速、準(zhǔn)確、可靠的特點(diǎn)，并且儀器費(fèi)用低廉，操作簡(jiǎn)便，是本文研究的基礎(chǔ)。 本文分別用粉煤灰和鋁礬土作為鋁質(zhì)原料制備含C4A3 礦物材料。當(dāng)粉煤灰作為鋁質(zhì)原料時(shí)，除了C4A3 礦物不考慮其它礦物的形成，即在非平衡狀態(tài)下配料，制備的

3、含C4A3 礦物材料中C4A3 含量不到5％，XRD分析表明鈣長(zhǎng)石（Ca2Si2Al2O8）的大量存在影響了C4A3 的大量生成。另一種配料原則用堿度系數(shù)（Cm）和鋁硫比（P）兩個(gè)率值來(lái)控制配料，在1300℃煅燒，保溫0.5h，制備出C4A3 含量最高可達(dá)17.33％的材料。材料的SEM分析結(jié)果表明該溫度下，C4A3 均勻成核，晶體發(fā)育完整。以鋁礬土作為為原料制備含C4A3 礦物的材料，將Cm、P、煅燒溫度(T)作為3個(gè)不同的因素，進(jìn)行

4、了兩次正交試驗(yàn)，得出最優(yōu)配方Cm＝0.95，P＝3.06，煅燒溫度為1300℃，經(jīng)定量分析C4A3 含量最高，為67.08％，SEM分析表明C4A3 晶體大小均一，發(fā)育完整，多為六方板狀或柱狀。 將含C4A3 礦物材料作為輔助性膠凝材料激發(fā)劑摻入水泥混凝土中，通過(guò)測(cè)定水泥混凝土強(qiáng)度、凈漿中的Ca(OH)2含量和XRD、孔結(jié)構(gòu)分析等手段研究了含C4A3 礦物材料對(duì)水泥混凝土性能及輔助性膠凝材料的活性激發(fā)的影響。研究表明用鋁礬土制備

5、的含C4A3 礦物材料(LS)能大大提高混凝土強(qiáng)度，激發(fā)鋼渣活性，用粉煤灰制備的含C4A3 礦物材料(FS)能略微增強(qiáng)鋼渣水泥強(qiáng)度，激發(fā)鋼渣活性。 本文還對(duì)摻有CaF2、CuO、Li2O、TiO2、ZnO等雜質(zhì)的C4A3 進(jìn)行了研究，考察摻雜對(duì)C4A3 形成的影響。DSC/TG分析和C4A3 含量測(cè)定發(fā)現(xiàn)摻入以上雜質(zhì)都能降低碳酸鈣的分解活化能和C4A3 大量形成的溫度。尤其是摻入0.5％的CaF2的效果最為顯著，不僅使碳酸鈣的分