高鋁水泥的特點(diǎn)及在耐火材料中的應(yīng)用現(xiàn)狀

高鋁水泥的特點(diǎn)及在耐火材料中的應(yīng)用現(xiàn)狀

占華生劉淑煥康振杰以鋁酸鈣為主、氧化鋁含量約50%的熟料，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為高鋁水泥。高鋁水泥熟料的主要礦物組成為CA、CA2，還有少量C12A7、C2AS和微量的尖晶石（MA）和鈣鈦石（CaO.TiQ）以及鐵相等。高鋁水泥生產(chǎn)所用的原料為磯土和石灰石。制造方法有回轉(zhuǎn)窯法、電弧爐熔融法、反射爐熔融法等。其中，我國廣泛采用回轉(zhuǎn)窯燒成法，燒成熱耗及粉磨電耗較低。1高鋁水泥的特點(diǎn)高鋁水泥的特點(diǎn)是強(qiáng)度發(fā)展非常迅速24h內(nèi)幾乎可達(dá)到最高強(qiáng)度，標(biāo)號以3d抗壓強(qiáng)度來表示。高鋁水泥分425、525、625、725四個(gè)標(biāo)號。其28d強(qiáng)度不得低于3d強(qiáng)度指標(biāo)，如表1所示。另一特點(diǎn)是在低溫5?10°C）也能很好硬化，而在高溫（＞30C）養(yǎng)護(hù)時(shí)強(qiáng)度劇烈下降。因此高鋁水泥使用溫度不得超過0C，更不宜采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。這是因?yàn)楦咪X水泥在常溫下的水化產(chǎn)物CAH10和C2AH8都屬于介穩(wěn)產(chǎn)物，它們在溫度超逐5C情況下會(huì)轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定《JC3AH6,在這種晶形轉(zhuǎn)變過程中，會(huì)引起強(qiáng)度下降。表1高鋁水泥的性能化學(xué)成分SiO2孰料中SiO2含量＜10%Fe2Q熟料中Fe2O3含量＜3%技術(shù)指標(biāo)細(xì)度(>0.080mm)<10%凝結(jié)時(shí)間初凝時(shí)間＞40min；終凝時(shí)間＜10h水泥標(biāo)號抗壓強(qiáng)度/Mpa抗折強(qiáng)度Mpa1天3天1天3天42535.041.63.94.452545.051.54.95.462554.961.35.96.472564.771.16.97.4高鋁水泥中CA相水化較快，而CA2水化速度較緩慢，但后期強(qiáng)度增長較大，使得鋁酸鹽水泥具有較好的耐高溫性能，在較高溫度下仍能保持較高強(qiáng)度。研究表明，隨CA2含量的增加，其耐高溫性也提高。另外，高鋁水泥雖然有統(tǒng)一標(biāo)號，但受生產(chǎn)廠家產(chǎn)品質(zhì)量控制水平不均、原材料來源不一以及生產(chǎn)工藝的差異等原因，導(dǎo)致了同一標(biāo)號水泥在細(xì)度、物相組成、化學(xué)成分等方面存在一定的差異。以25高鋁水泥為例，表格2為三種高鋁水泥產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。從礦物相分析結(jié)果可以看出，產(chǎn)晶中CA相含量較多，使得該產(chǎn)品在使用過程中，初凝時(shí)間較短，流動(dòng)值衰減較快，早期強(qiáng)度偏高。表2高鋁水泥產(chǎn)品相關(guān)信息產(chǎn)品項(xiàng)目ABC化學(xué)成分含量，%A12O352.4550.9952.87CaOSiO27.097.167.84其他2.131.971.98物相組成CA+++++++++++++CA2++++++++其他++++注：“+”表示物相存在，其含量順序?yàn)椋?+++++">"+++”>"++”>"+2在耐火材料中的應(yīng)用現(xiàn)狀由于高鋁水泥中鋁酸一鈣CA）礦物水化速度快，凝結(jié)正常，具有快硬、早強(qiáng)的特點(diǎn)。20世紀(jì)20年代以后，具有早強(qiáng)性的高鋁水泥逐漸擴(kuò)展到工業(yè)與民用建筑，同時(shí)，國外諸多研究人員對高鋁水泥的水化硬化機(jī)理和以強(qiáng)度下降為中心的耐久性進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)高鋁水泥的水化產(chǎn)物因發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變而使強(qiáng)度降低。這也束縛了高鋁水泥在結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用。高鋁水泥具有較好的耐高溫性能，使得它在高溫領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。目前在建筑行業(yè)高鋁水泥主要用于配制膨脹水泥、自應(yīng)力水泥和耐熱混凝土。在耐火材料行業(yè)，它適合用作配制重質(zhì)、中質(zhì)和輕質(zhì)不定形耐火材料的結(jié)合劑，其中耐火材料產(chǎn)品形式包括耐火澆注料、可塑料及耐火噴涂料等。不同種類不定形耐火材料產(chǎn)品根據(jù)強(qiáng)度要求，水泥產(chǎn)品添加量不同。采用不同標(biāo)號的高鋁水泥結(jié)合不同品位的耐火骨料，可配制出使用溫度在1400°C以下的多檔次不定形耐火材料廣泛應(yīng)用水泥、冶金、石化及電力等行業(yè)高溫窯爐的工作襯或者保溫襯。在0世紀(jì)八十年代以后，隨著不定形耐火材料在耐火材料行業(yè)中的比例迅速增加，高鋁水泥作為結(jié)合劑的用量也日益增加。另外，同一標(biāo)號水泥存在不同廠家水泥產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量波動(dòng)的問題，會(huì)導(dǎo)致耐火材料產(chǎn)品在早期強(qiáng)度和硬化時(shí)間等方面差異較大。因此，高鋁水泥的質(zhì)量穩(wěn)定性為不定形耐火材料的生產(chǎn)和使用帶來一些新的課題