硅酸鹽和硫鋁酸鹽復(fù)合水泥性能的研究

1、 硅酸鹽和硫鋁酸鹽復(fù)合水泥性能的研究班級：材料1003班 姓名： 指導(dǎo)老師：摘要本論文從研究硫鋁酸鹽水泥熟料、硅酸鹽水泥熟料、粉煤灰、二水石膏四種原料復(fù)合后的水泥體系的物理性能入手，運(yùn)用xRD衍射和掃描電鏡等方法測試復(fù)合水泥體系的水化產(chǎn)物，對該復(fù)合水泥體系的水化機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的探討，通過復(fù)合水泥礦物組成和水化產(chǎn)物的理論計(jì)算，初步探討復(fù)合水泥礦物的匹配。本文確定了性能較好的各組分的配合比。研究表明，在硅酸鹽水泥熟料中摻入10以下硫鋁酸鹽水泥熟料的情況下，當(dāng)石膏摻量為10，CSA熟料含量在5左右時(shí)，復(fù)合系統(tǒng)各方面的性能指標(biāo)比較理想。當(dāng)硅酸鹽水泥熟料中摻入少量硫鋁酸鹽水泥熟料后，并配以適量的石膏摻量

2、，可以提高硅酸鹽水泥的早朗強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度平均提高5MPa，同齡期抗折強(qiáng)度也有所提高。兩種熟料復(fù)合后，水泥體系的凝結(jié)時(shí)間會(huì)明顯縮短。關(guān)鍵詞：硅酸鹽水泥,鋁酸鹽水泥,復(fù)合,性能I目錄第1章 緒論11.1引言11.1.1硅酸鹽水泥的發(fā)展概況11.1.2硫鋁酸鹽水泥的發(fā)展概況31.2硅酸鹽和硫鋁酸鹽復(fù)合水泥體系的研究現(xiàn)狀413論文選題的目的及意義51.3.1研究目的51.3.2論文選題的意義614研究內(nèi)容7第2章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容82.1實(shí)驗(yàn)原料82.2材料化學(xué)成分82.3.1復(fù)合水泥的制備112.4水泥物理性能測定112.4.1水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和凝結(jié)時(shí)間112.4.2水泥砂漿抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度112.

3、5水泥微觀分析112.5.1水泥凈漿水化產(chǎn)物的取得112.5.2 XRD分析水泥水化產(chǎn)物的組成122.5.3掃描電鏡(SEM)分析法觀察水泥凈漿水化產(chǎn)物的形貌122.6試驗(yàn)儀器與設(shè)備12I2.6.1宏觀測試用儀器設(shè)備12第3章 分析與討論133.1組成材料對復(fù)合水泥凝結(jié)時(shí)間的影響133.1.1熟料組成對復(fù)合水泥凝結(jié)時(shí)間的影響143.1.2石膏摻量對復(fù)合水泥凝結(jié)時(shí)間的影響143.3 R3微觀試驗(yàn)結(jié)果與分析153.3.1 XRD測試結(jié)果與分析15第4章 復(fù)合水泥水化機(jī)理進(jìn)一步探討16結(jié)論17參考文獻(xiàn)17致謝18第1章 緒論1.1引言自從水泥工業(yè)性產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用以來，生產(chǎn)持續(xù)擴(kuò)大，工藝和設(shè)備不斷改進(jìn)

4、，品種和質(zhì)量也有極大的發(fā)展。硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥的應(yīng)用十分廣泛在硫鋁酸鹽早強(qiáng)水泥使用說明里，明文規(guī)定，硫鋁酸鹽水泥不得同其它品種水泥混合使用1。例如，硫鋁酸鹽水泥同硅酸鹽水泥混合使用時(shí)，將容易出現(xiàn)水泥快凝甚至速凝或閃凝；水泥試體膨脹，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，甚至脹裂、潰散。但根據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)這兩種水泥按規(guī)定的比例均勻混合時(shí)，不僅可以用，而且，尚能獲得有某些性能特色的復(fù)合水泥。在硫鋁酸鹽水泥中可摻入少量硅酸鹽水泥和礦渣等材料，在水泥強(qiáng)度不降低的條件下，可明顯降低生產(chǎn)成本；在復(fù)合水泥中摻用適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)劑，可明顯提高復(fù)合硫鋁酸鹽水泥的強(qiáng)度。所以我們有必要研究粉煤灰對硅酸鹽和硫鋁酸鹽復(fù)合水泥性能的影響。111硅酸

5、鹽水泥的發(fā)展概況硅酸鹽水泥，又稱波特蘭水泥（英語：Portland Cement），是由硅酸鹽水泥熟料、0%-5%石灰石或粒化高爐爐渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。硅酸鹽水泥熟料的主要成分為硅酸三鈣 3CaO·SiO2，硅酸二鈣 2CaO·SiO2，鋁酸三鈣 3CaO·Al2O3和鐵鋁酸四鈣 4CaO·Al2O3·Fe2O3。當(dāng)與水混合時(shí)，發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)，為水合(hydrate)反應(yīng)。從水泥加水?dāng)嚢韬?，成為具有可塑性的水泥漿，到水泥漿逐漸變稠失去塑性但尚未具有強(qiáng)度，這一過程稱為“凝結(jié)”。隨后產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度并逐漸發(fā)展成堅(jiān)硬的水泥石

6、，這一過程稱為硬化(harden)。凝結(jié)和硬化是人為劃分的，實(shí)際上是一個(gè)連續(xù)的物理化學(xué)變化過程2。自本世紀(jì)70年代以來，世界性的能源危機(jī)迫使主要能耗產(chǎn)業(yè)之一的水泥工業(yè)把降低能耗作為其主要解決的問題和發(fā)展方向。我們知道，硅酸鹽水泥的生產(chǎn)熱耗主要為熟料燃燒所需的熱量(約占73)，而燒成熱耗主要用于CaC03分解。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和水泥生產(chǎn)工藝與設(shè)備的進(jìn)步，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的水泥生產(chǎn)單位熱耗較之40年前降低了50以上，達(dá)到了3，000KJ/kg熟料以下，已接近了水泥生產(chǎn)熱耗的理論值(約為2，000KJ/Kg熟料)。因此，從現(xiàn)有的工藝與裝備上再進(jìn)一步降低能耗的潛力已不是很大了。大量的科學(xué)研究證明

7、，從研究水泥熟料礦物組成和開發(fā)新品種水泥的角度出發(fā)，進(jìn)行研究開發(fā)以達(dá)到降低能耗的目的，呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?。進(jìn)入90年代以后，隨著人類生存環(huán)境的惡化，環(huán)保問題倍受關(guān)注。同時(shí)，人們對水泥生產(chǎn)提出了越來越高的要求?？沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不但要求水泥行業(yè)降低甚至消除自身排放的C02和粉塵等污染，而且更要成為能夠消納處理其它工業(yè)排出的各類廢渣和副產(chǎn)品的“綠色建材”3。與其它行業(yè)相比，水泥工業(yè)是很少排出大量固體廢棄物和副產(chǎn)品的行業(yè)之一。因此，實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)綠色化與可持續(xù)發(fā)展需要進(jìn)一步研究與發(fā)展的重點(diǎn)是如何通過降低熟料用量和改變熟料礦物組成來進(jìn)一步降低C02的排放量?？v觀當(dāng)前的研究領(lǐng)域，國內(nèi)外的研究工作者主要從以下

8、幾個(gè)方面進(jìn)行了探索：第一方面是節(jié)能型熟料系統(tǒng)一通過改變熟料礦物組成，降低CaC03的用量以降低熟料燒成溫度和能耗，同時(shí)降低CO2的排放量。開發(fā)適應(yīng)于以不同工業(yè)廢棄物和廢產(chǎn)品作為原材料的熟料系統(tǒng)。第二方面是混合材的應(yīng)用技術(shù)一包含合適的熟料系統(tǒng)(單一的或復(fù)合的)的選擇，混合材的預(yù)處理(化學(xué)激發(fā)或超細(xì)粉磨等)以及各類外加劑的開發(fā)。第三方面是功能材料一通過采取適當(dāng)?shù)闹苽涔に嚕共牧暇邆湓鐝?qiáng)、快凝、膨脹等一系列優(yōu)異的性能。1.1.2硫鋁酸鹽水泥的發(fā)展概況20世紀(jì)七、八十年代，中國相繼發(fā)明的普通硫鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥(由于把以C3S礦物為主的鋁酸鹽水泥各品種稱為第一系列水泥，把以CA礦物為主的鋁酸鹽水

9、泥各品種稱為第二系列水泥，所以在中國又把以C4A3S礦物為主的硫鋁酸鹽水泥各品種稱為第三系列水泥)，與硅酸鹽水泥相比，其水泥熟料礦物的組成屬于另一個(gè)物理化學(xué)系統(tǒng)。其礦物成分以C4A3S為主，該礦物為第三系列水泥具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、抗凍、抗?jié)B、耐蝕和耐堿等優(yōu)異性能提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。硫鋁酸鹽水泥的發(fā)明曾在以下四個(gè)方面取得了重大的技術(shù)突破。第一是理論上的突破。在研究C4A3S的過程中，發(fā)現(xiàn)該礦物與C2S匹配后既有早強(qiáng)又有高強(qiáng)性能，而后又發(fā)現(xiàn)C4A3S、C2S和C6AF2匹配的燒結(jié)物也有很好的膠凝性能。第二是生產(chǎn)上的突破。研究者發(fā)現(xiàn)采用我國儲量豐富的低品位礬土和石膏就能生產(chǎn)出以C4A3S、C2S和C6AF2

10、等礦物為主的熟料?，F(xiàn)有回轉(zhuǎn)窯工藝和相應(yīng)設(shè)備經(jīng)適當(dāng)改造后就可生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥。第三是性能上的突破。硫鋁酸鹽水泥在理論研究階段被發(fā)現(xiàn)的早強(qiáng)、高強(qiáng)等性能在應(yīng)用研究階段得到了證實(shí)。這種水泥還具有一系列比硅酸鹽水泥更為優(yōu)異的性能，如抗?jié)B、耐腐、抗凍，并且用一種熟料可制成早強(qiáng)、膨脹和自應(yīng)力等不同性能的水泥。普通硫鋁酸鹽水泥另一個(gè)突出的性能是其水化液相堿度比硅酸鹽水泥低的多，這為抑制堿一集料反應(yīng)和生產(chǎn)優(yōu)異的GRC產(chǎn)品提供了可能。第四是應(yīng)用上的突破。在硫鋁酸鹽水泥推廣過程中碰到了許多施工技術(shù)問題，其中主要問題之一就是水泥的凝結(jié)時(shí)間。硫鋁酸鹽水泥凝結(jié)時(shí)間比硅酸鹽水泥要短些，對于一般工程問題可以滿足施工要求，但對

11、某些工程則不能適應(yīng)。在研究工作中找到了適用于硫鋁酸鹽水泥的專用外加劑，這種外加劑能在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)混凝土的硬化時(shí)間，使其能滿足各種混凝土工作性能的要求。但硫鋁酸鹽水泥也存在一些問題，凝結(jié)時(shí)間不易控制，成本較高等。因此在硅酸鹽水泥和硅酸鹽基水泥的發(fā)展過程中，出現(xiàn)了多種改性的硅酸鹽水泥和復(fù)合水泥。1.2硅酸鹽和硫鋁酸鹽復(fù)合水泥體系的研究現(xiàn)狀尚百雨的論文主要研究了硅酸鹽水泥熟料(立窯)一硫鋁酸鹽水泥熟料一硬石膏三元系統(tǒng)相關(guān)區(qū)域材料性能的發(fā)展規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步研究了不同品種、不同摻量的混合材(礦渣、粉煤灰、石灰石)對復(fù)合系統(tǒng)性能的影響規(guī)律，從而大致確定了對硅酸鹽水泥進(jìn)行改性的硫鋁酸鹽水泥熟料和

12、硬石膏的摻量范圍，通過大量試驗(yàn)，他大致確定了具有快硬、快凝等特性的功能性材料的為配比范圍，并找出了使用不同復(fù)合系統(tǒng)的混合材料的配比范圍，并借助一些微觀測試手段，從機(jī)理上對復(fù)合系統(tǒng)的水化硬化機(jī)理進(jìn)行了探討，提出了他自己的見解。通過大量的試驗(yàn)研究，大致確定了對硅酸鹽水泥進(jìn)行性能改性的硫鋁酸鹽水泥熟料和硬石膏的摻量范圍，在他的研究中CSA熟料PC熟料<19，石膏摻量范圍為5一15，可以解決硅酸鹽水泥早強(qiáng)發(fā)展緩慢的缺點(diǎn)：找出了適用于不同復(fù)合系統(tǒng)的混合材種類和適宜的摻量范圍在他的研究中，當(dāng)石灰石的摻量在O一20，粉煤灰和礦渣的摻量在O一30范圍內(nèi)時(shí)，對強(qiáng)度的影響不是太大4。13論文選題的目的及意義

13、131研究目的本論文通過研究不同復(fù)合水泥體系的各項(xiàng)物理力學(xué)性能，來分析硫鋁酸鹽水泥熟料摻量、石膏摻量對富硅酸鹽復(fù)合水泥系統(tǒng)性能影響的變化規(guī)律，來確定更好的配合比，為以后復(fù)合水泥的研究提供研究的基礎(chǔ)?；诠杷猁}水泥和硫鋁酸鹽水泥兩大系列水泥的不同性能，研究二者的復(fù)合體系是否能充分利用各自的優(yōu)點(diǎn)，例如硫鋁酸鹽水泥的膨脹特性能否改善硅酸鹽水泥水化后體積收縮的問題，是不是可以利用硫鋁酸鹽快硬早期的特性改善當(dāng)前硅酸鹽水泥早期強(qiáng)度偏低的問題等，來爭取開發(fā)出一種新的產(chǎn)品。研究表明在硅酸鹽水泥中摻入一定量的硫鋁酸鹽早強(qiáng)水泥或者在硫鋁酸鹽早強(qiáng)水泥中摻入一定量的硅酸鹽水泥，亦即C4A3 S-C3SCaOCaS04

14、系統(tǒng)是可以共存的。為了獲得性能優(yōu)異的復(fù)合水泥體系，要控制水泥體系中C4A3S、C3S、CaO和CaSO4。礦物含量和尋求最佳配比。所以有必要分析復(fù)合水泥體系的水化產(chǎn)物和微觀結(jié)構(gòu)，從機(jī)理上進(jìn)一步討論復(fù)合水泥的水化機(jī)理，以了解各熟料礦物在水化過程中的相互影響規(guī)律。132論文選題的意義硅酸鹽水泥中摻入石膏的目的是延緩其水化速度，而硫鋁酸鹽水泥中摻入石膏的目的之一是促進(jìn)其水化。當(dāng)硅酸鹽水泥中石膏摻入量太少時(shí)，凝結(jié)時(shí)間得不到很好的控制；石膏摻量過多，將會(huì)導(dǎo)致安定性不良。而對于硫鋁酸鹽水泥來說，不同的石膏摻量范圍，水泥表現(xiàn)出不同的性能。如早強(qiáng)、膨脹等。一般來說，水泥當(dāng)中摻入粉煤灰之后，凝結(jié)時(shí)間有所減緩，但

15、凝結(jié)時(shí)間還受粉煤灰種類及不同種類粉煤灰摻量等因素的限制。通過選擇和使用合適的粉煤灰，不僅能降低成本、增加產(chǎn)量，而且能改善材料的某些性能。在硅酸鹽水泥熟料中摻入少量的硫鋁酸鹽水泥熟料，在石膏摻量適宜的情況下，復(fù)合之后材料的凝結(jié)時(shí)間縮短，早期強(qiáng)度提高，后期強(qiáng)度也有大幅度增長。這為生產(chǎn)標(biāo)號低，同時(shí)凝結(jié)時(shí)間較慢的硅酸鹽水泥熟料生產(chǎn)廠家提供了出路。眾所周知，硫鋁酸鹽水泥熟料成本高于硅酸鹽水泥熟料，因此，在硅酸鹽水泥熟料中加入硫鋁酸鹽水泥熟料后成本會(huì)上升，而利用混合材可以降低能耗，充分利用資源，減少對環(huán)境的污染，充分利用工業(yè)廢渣，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，并且可以降低生產(chǎn)成本。我們考慮用混合材替代部分復(fù)合熟料以降低

16、成本，這里選用的混合材為粉煤灰。生產(chǎn)復(fù)合水泥，還可以節(jié)省40的燃料，在最佳摻量下可得到高標(biāo)號水泥及其它技術(shù)性能優(yōu)良的水泥，而且水泥性能得到了改善，提高了水泥產(chǎn)量，降低了成本，還處理了大量廢渣。水泥的水化是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象，它與各反應(yīng)物的特性(化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)、細(xì)度、熱歷史)和環(huán)境條件(水灰比、溶解或分散在水中的化學(xué)物質(zhì)、溫度等)有關(guān)。當(dāng)硅酸鹽水泥與硫鋁酸鹽水泥復(fù)合后水化產(chǎn)物就會(huì)很復(fù)雜，除硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物外，還有一定的硫鋁酸鹽水泥的水化產(chǎn)物，并且二者的水化還會(huì)相互影響?；旌喜募尤牒螅矔?huì)對復(fù)合水泥的水化產(chǎn)生一定影響，不同摻量影響不同。當(dāng)前水泥水化的研究思路都是通過實(shí)驗(yàn)測定水泥的各項(xiàng)物理性能，再

17、利用各種微觀測試手段對物理性能進(jìn)行解釋說明，理論指導(dǎo)很少，不能對結(jié)果進(jìn)行預(yù)測，會(huì)產(chǎn)生很多缺陷。我們考慮是否能對水泥水化過程和結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和研究，探討水泥礦物的匹配問題，以期對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行理論預(yù)測4。1.4研究內(nèi)容為了更加全面深入地了解復(fù)合系統(tǒng)性能發(fā)展規(guī)律，同時(shí)為復(fù)合系統(tǒng)中相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用提供更加完備與堅(jiān)實(shí)的理論支持，在尚百雨論文研究的基礎(chǔ)之上，本論文選定不同的硫鋁酸鹽水泥熟料的數(shù)量、石膏的摻量、研究硅酸鹽和硫鋁酸鹽的復(fù)合水泥的性能5。本論文主要研究內(nèi)容如下：(1)研究不同配合比的復(fù)合水泥體系的性能變化規(guī)律，確定性能價(jià)格比較好的各組分的配合比。(2)研究硫鋁酸鹽水泥熟料是否能提高硅酸鹽水泥和粉煤灰

18、復(fù)合水泥的早期強(qiáng)度。(3)對復(fù)合水泥體系進(jìn)行微觀測試，分析復(fù)合水泥的水化產(chǎn)物和微觀結(jié)構(gòu)。根據(jù)測定結(jié)果，從機(jī)理上進(jìn)一步討論復(fù)合水泥體系的性能，了解各熟料礦物在水化過程中的相互影響規(guī)律。(4)以現(xiàn)有水泥水化理論為基礎(chǔ)，對復(fù)合水泥的水化過程進(jìn)行分析研究，計(jì)算出可能的水化產(chǎn)物，來探討復(fù)合水泥體系礦物的匹配問題。第2章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.1實(shí)驗(yàn)原料為更接近工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)驗(yàn)所用原料均為工業(yè)原料。主要包括硫鋁酸鹽水泥熟料、硅酸鹽水泥熟料(立窯)和硬石膏2.2材料化學(xué)成分表1：材料化學(xué)成分（/%）項(xiàng)目lossSiO3AlO3Fe2O3CaOMgOSO3TiO2合計(jì)PC熟料2.7419.975.094.4562.972

19、.421.5599.19CSA熟料0.248.2434.352.0241.452.548.871.4899.2硬石膏8.031.330.450.3338.192.2549.0199.59表2 熟料礦物組成及各率值項(xiàng)目礦物組成/%率值C3SC2SC3AC4AFC4A3SCT鋁率硅率鋁硫比鋁硅比堿度系KH3值PC熟料59.9512.025.9413.531.142.090.93CSA熟料23.555.1455.782.523.874.170.95 2.3試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)為了系統(tǒng)地了解各組復(fù)合水泥的物理特性，本文按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試方法進(jìn)行了一系列的水泥常規(guī)性能測試，主要包括水泥的凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)、強(qiáng)度試

20、驗(yàn)等，結(jié)果見表3表中組別列中的E、F、G、R分別表示復(fù)合體系中硫鋁酸鹽水泥熟料在復(fù)合熟料中的含量分別為30、20、10、5。表中編號列表示不同的石膏摻量，摻量范圍為030，步進(jìn)單位為56。表3水泥性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果組別編號凝結(jié)時(shí)間/min抗壓強(qiáng)度/MPa抗折強(qiáng)度/MPa初凝終凝3天28天3天28天E1008.612.71.43.4E20010.817.11.73.8E381013.523.52.85.3E481119.530.64.36.3E5101427.842.45.58.7E611177.300.80E712195.700.50F1009.513.01.23.5F20012.016.01.54

21、.4F3101314.828.92.56.2F4121925.037.34.97.1F5152324.930.43.14.9F618257.000.80F719255.700.40G10014.618.41.94.4G271118.529.54.35.6G3476935.550.56.88.3G4537231.945.46.47.8G5658219.902.90G6698911.601.40G770969.000.70R15827.633.54.05.9R291935.448.55.88.5R37212148.457.57.210.0R48012939.752.05.39.3R58213130

22、.530.03.82.4R68514225.715.83.01.8R79515922.712.17.81.22.3.1復(fù)合水泥的制備首先將硫鋁酸鹽水泥熟料，硅酸鹽水泥熟料，二水石膏分別粉磨，細(xì)度控制在比表面積為350m2/kg。然后將粉磨的粉料按配方配比。2.4水泥物理性能測定2.4.1水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和凝結(jié)時(shí)間按照GB/T1346-2011水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法進(jìn)行測定.2.4.2水泥砂漿抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度依照GB241994水泥膠砂流動(dòng)度測定方法和GBT 1767-1999(ISO679：1989)水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法進(jìn)行測定6。2.5水泥微觀分析2.5.1水泥

23、凈漿水化產(chǎn)物的取得將水泥凈漿試樣放入濕氣養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)4小時(shí)后，然后放入20±1水中，分別養(yǎng)護(hù)l天、3天、7天、28天，到達(dá)養(yǎng)護(hù)齡期后取出，敲成2m見方的小碎塊，立即將其放入丙酮溶液中密閉保存，以備后續(xù)試驗(yàn)使用。2.5.2 XRD分析水泥水化產(chǎn)物的組成將規(guī)定齡期的凈漿試塊破型后，去除表面炭化層，在隔絕二氧化碳的氣氛中，分別加入丙酮或酒精中存放。用瑪瑙研缽研磨使試樣全部通過4900孔厘米2標(biāo)準(zhǔn)篩。為使樣品完全脫水，加入丙酮和酒精至少不少于兩次。經(jīng)脫水處理的水化物試樣，方可進(jìn)行x射線衍射分析。研磨時(shí)需注意，每磨完一個(gè)樣品都需要用稀鹽酸清洗研缽后方可再磨下一個(gè)樣品。2.5.3掃描電鏡(SEM

24、)分析法觀察水泥凈漿水化產(chǎn)物的形貌按不同齡期從丙酮溶液中取出各齡期水化水泥的小碎塊，放70。C的烘干箱內(nèi)烘干2小時(shí)后對小試樣進(jìn)行抽真空噴金處理，用掃描電鏡(SEM)觀察水泥水化產(chǎn)物的形貌7。2.6試驗(yàn)儀器與設(shè)備2.6.1宏觀測試用儀器設(shè)備水泥稠度凝結(jié)測定儀(無錫建筑材料儀器機(jī)械廠)水泥膠砂振動(dòng)臺(沈陽市北方測試儀器廠)水泥膠砂振動(dòng)臺GZ一85型(無錫市建筑材料儀器機(jī)械廠)水泥凈漿攪拌機(jī)SJ160型(沈陽市北方測試儀器廠)水泥膠砂攪拌機(jī)NRJ一411B型(無錫市建材試驗(yàn)設(shè)備廠)電動(dòng)水泥膠砂流動(dòng)度跳桌NLD一2型(無錫市建筑材料儀器機(jī)械廠)40×40水泥膠砂三聯(lián)試模(無錫建筑材料儀器機(jī)械

25、廠)NYL一300型壓力試驗(yàn)機(jī)(中國建筑材料科學(xué)研究院水泥科水學(xué)研究所)2.7微觀測試用儀器設(shè)備x一射線衍射儀(日本理學(xué)DmaxRa II型)掃描電鏡測定儀(日本理學(xué)DmaxRa II型)第3章 分析與討論各組配比水泥的礦物組成不同，復(fù)合水泥的性能也就各異現(xiàn)從如下幾個(gè)方面就組成材料對復(fù)合水泥性能的影響規(guī)律加以分析說明83.1組成材料對復(fù)合水泥凝結(jié)時(shí)間的影響影響水泥凝結(jié)時(shí)間的因素很多，而且也比較復(fù)雜，其中材料的礦物組成對凝結(jié)時(shí)間起著決定性的作用本文按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，測定了復(fù)合后各組材料在相同的試驗(yàn)條件下的凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量對應(yīng)的水灰比，采用機(jī)械攪拌的方式攪拌。試驗(yàn)時(shí)的溫度為20

26、±3，相對濕度909。3.1.1熟料組成對復(fù)合水泥凝結(jié)時(shí)間的影響為了比較直觀地了解熟料組成對復(fù)合水泥凝結(jié)時(shí)間的影響，由試驗(yàn)結(jié)果我們可以看出，對于富PC熟料復(fù)合水泥來說，當(dāng)系統(tǒng)中石膏摻量不小于10時(shí)，凝結(jié)時(shí)間隨其中CSA熟料摻量的增加而顯著減小當(dāng)CSA熟料含量大于20時(shí)，凝結(jié)時(shí)間基本上在lO一20min之問，且初、終凝時(shí)間差不是太大而當(dāng)石膏摻量為O，CSA熟料含量超過10時(shí)，水泥拌水之后發(fā)生瞬凝；當(dāng)石膏摻量為5，CSA熟料含量超過20時(shí)，水泥與水拌和之后也發(fā)生瞬凝?？傊?，在PC熟料中摻入CSA熟料，在一定的石膏摻量下，復(fù)合水泥都表現(xiàn)出凝結(jié)加速的特點(diǎn)。當(dāng)CSA熟料含量小于10，石膏摻量在

27、5-15時(shí)，復(fù)合水泥的凝結(jié)時(shí)間能夠達(dá)到硅酸鹽水泥國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，但明顯縮短當(dāng)其中CSA熟料含量。超過10時(shí)，復(fù)合水泥表現(xiàn)出快凝快硬的特性由此可見，在本文所研究的復(fù)合體系中，CSA熟料、PC熟料和石膏在水化過程中具有相互影響，相互促進(jìn)的作用。3.1.2石膏摻量對復(fù)合水泥凝結(jié)時(shí)間的影響由實(shí)驗(yàn)得出，當(dāng)石膏摻量小于5時(shí)，凝結(jié)速度比較快，而當(dāng)石膏摻量大于5時(shí)，凝結(jié)速度相對于石膏摻量小于5時(shí)的情況來說，凝結(jié)速度變慢另外從圖1我們還可以明顯地看出，當(dāng)CSA熟料含量一定時(shí)，隨石膏摻量的增加，凝結(jié)時(shí)間有所減緩。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)我們還可得到石膏摻量對復(fù)合水泥凝結(jié)時(shí)間的影響，我們可以看出，當(dāng)石膏摻量大于10時(shí)，對于CSA

28、熟料含量為E、F、G、R時(shí)的各種情況下，凝結(jié)時(shí)間隨石膏摻量的增加而增大，不過E、F兩組凝結(jié)時(shí)間的變化范圍比較窄，初凝時(shí)間在lOmin左右，終凝時(shí)間不超過40min；而CSA熟料含量為G和R時(shí)，凝結(jié)時(shí)間隨石膏摻量的增加，變化范圍相對來說要大一些，同時(shí)，初、終凝時(shí)間差也比較大。綜上所述，CSA熟料一PC熟料一硬石膏所組成的三元系統(tǒng)可以大致鯔分為三個(gè)性能各異的材料區(qū)域，即富CSA熟料區(qū)域、富PC熟料區(qū)域和其他區(qū)域在富PC熟料區(qū)域中，當(dāng)CSA熟料含量小于10，硬石膏摻量在10左右時(shí)，復(fù)合水泥的凝結(jié)時(shí)間相對于硅酸鹽水泥來說明顯縮短的同時(shí)，強(qiáng)度也有相當(dāng)幅度的提高；當(dāng)CSA熟料含量為5，石膏摻量在10左右時(shí)

29、，強(qiáng)度可以12個(gè)強(qiáng)度等級5。3.3 R3微觀試驗(yàn)結(jié)果與分析為了進(jìn)一步探討上述試驗(yàn)現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理，我們用R3的摻量(10石膏，5硫鋁酸鹽水泥熟料)進(jìn)行了一系列的微觀試驗(yàn)，結(jié)果如下：3.3.1 XRD測試結(jié)果與分析R3與水發(fā)生反應(yīng)生成水化產(chǎn)物主要有鈣礬石(C3AS3H31)、單硫鋁酸鈣(C3AS3H12)和氫氧化鈣(CH)衍射圖譜還可以看出，早期的衍射圖譜中還有一定量的二水石膏。不過，隨著水化的進(jìn)行，在后期的水化產(chǎn)物中二水石膏消失，單硫型水化硫鋁酸鈣的衍射峰增強(qiáng)同時(shí)，高硫型水化硫鋁酸鈣的衍射峰稍有減弱。3.3.2 掃描電鏡SEM測試結(jié)果與分析各齡期水化樣的SEM照片可以看出，水化產(chǎn)物中含有大量針、

30、棒狀的鈣礬石。而且鈣礬石的形成量隨水化齡期的增長而明顯增多。從電鏡照片中，我們還可以看到有大量的凝膠存在，依據(jù)R3的礦物組成分析，這些凝膠包括水化硅酸鈣凝膠、水化氧化鋁凝膠等由于鈣礬石針、棒狀晶體的相互搭接再加上大量凝膠的攀附添充，扶麗使永化產(chǎn)物牢固鮑連接起來，構(gòu)成一個(gè)三維空間牢固結(jié)合并且密實(shí)的整體10。第4章復(fù)合水泥水化機(jī)理進(jìn)一步探討我們知道，通常情況下，硅酸鹽水泥中摻入石膏的目的是延緩水化速度，而硫鋁酸鹽水泥中摻入石膏的目的之一是促進(jìn)水化。當(dāng)硅酸鹽水泥中石膏摻量較少時(shí)，凝結(jié)時(shí)間不能得到很好的控制；石膏摻量過多，將會(huì)導(dǎo)致安定性不良而對于硫鋁酸鹽水泥來說，不同的石膏摻量范圍，水泥表現(xiàn)出不同的性

31、能，如早強(qiáng)、膨脹等。對于R3來說，從其礦物組成來看，相當(dāng)于在硅酸鹽水泥中摻入少量的硫鋁酸鹽水泥熟料和石膏。由于硫鋁酸鹽水泥熟料和石膏的摻入，使得R3與水拌和之后，很快地發(fā)生反應(yīng)，使拌和物中生成一定量的高硫型水化硫鋁酸鈣我們認(rèn)為這是導(dǎo)致R3凝結(jié)時(shí)問和強(qiáng)度改善的原因之所在當(dāng)摻人的硫鋁酸鹽水泥熟料中的C4A3S完全發(fā)生水化之后，R3的水化進(jìn)程基本上與硅酸鹽水泥的水化進(jìn)程擺一致，不過，由于硫鋁酸鹽水泥熟料中C2S的含量比硅酸鹽水泥熟料中的含量高，所以對于R3來說，從強(qiáng)度發(fā)展的角度來看，其后期強(qiáng)度應(yīng)該有所保證，我們的試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了這一點(diǎn)。還有，盡管復(fù)合熟料中C2S的含量有所提高，但由于C4A3S的快速水化，對于硫鋁酸鹽水泥熟料所引入的C2S來說，其表面會(huì)很陜暴露出來，與水生反應(yīng)。所以R3在C2S高的情況下仍然能夠以比硅酸鹽水泥水化還要快的速度進(jìn)行。這一點(diǎn)，有別于傳統(tǒng)意義上的高貝利特水泥。R3強(qiáng)度高于硅酸