利用低品位原料及工業(yè)廢棄物制備貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥及其性能的研究.pdf

1、隨著水泥工業(yè)的快速發(fā)展,其生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,優(yōu)質(zhì)石灰石、粘土等資源的消耗量也越來(lái)越大。加之傳統(tǒng)硅酸鹽水泥能耗高、污染大且水泥混凝土耐久性偏差等缺點(diǎn),難以滿足低碳節(jié)能以及生產(chǎn)高性能、多功能水泥的要求。因此,利用低品位原料及工業(yè)廢棄物替代優(yōu)質(zhì)資源,生產(chǎn)高性能水泥成為研究熱點(diǎn)。貝利特.硫鋁酸鋇鈣水泥是一種新型低鈣水泥,具有節(jié)能降耗、長(zhǎng)期強(qiáng)度高和耐久性好等優(yōu)點(diǎn),適合制備高性能水泥混凝土。本文主要通過(guò)應(yīng)用低品位原料以及工業(yè)廢棄物制備貝利特-硫鋁酸

2、鋇鈣水泥,結(jié)合XRD、SEM-EDS、HTM等測(cè)試手段對(duì)該水泥熟料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。同時(shí)為了研究氧化鋇摻入對(duì)該水泥熟料體系的影響,特別是對(duì)貝利特礦物的影響,利用化學(xué)試劑為原料,結(jié)合XRD、SEM-EDS等測(cè)試方法研究了摻雜BaO對(duì)C2S組成和結(jié)構(gòu)的影響。主要結(jié)論如下：
　　 ⑴利用高硅石灰石可以在煅燒溫度為1380℃的條件下制備出含有C2S,C3S,C3A,C4AF和C2.75B1.25A3(S)五種礦物的貝利特-硫鋁

3、酸鋇鈣水泥熟料。高硅石灰石具有分解溫度低的特點(diǎn),雖然其內(nèi)部的α-石英阻礙了C3S礦物的形成和發(fā)育,但是本身固有的氧化鎂等微量組分又對(duì)C3S的形成具有促進(jìn)作用。隨著其摻量的增加,水泥抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小、再緩慢增大的規(guī)律,當(dāng)高硅石灰石與普通石灰石的質(zhì)量比為1:5時(shí),水泥的3,7,28d抗壓強(qiáng)度分別為37.9,60.3,87.9MPa,展現(xiàn)了良好的力學(xué)性能。
　　 ⑵電石渣的分解溫度低,摻入電石渣可降低熟料煅燒過(guò)程中液相出現(xiàn)的溫

4、度,增加液相量,改善生料的易燒性,促進(jìn)硅酸鹽礦物的形成?？衫秒娛c高硅石灰石制備出貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥熟料。隨著電石渣摻加比例的降低,水泥抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)出先減小、再緩慢增大的規(guī)律。當(dāng)全部用電石渣提供鈣質(zhì)原料時(shí),水泥的3,7,28d抗壓強(qiáng)度分別為29.3,40.5,81.1MPa,力學(xué)性能良好。
　　 ⑶利用粉煤灰制備貝利特.硫鋁酸鋇鈣水泥熟料的最佳煅燒制度為煅燒溫度1380℃,保溫時(shí)間90min,冷卻方式急冷。在最佳煅燒條件

5、下,熟料中的硫鋁酸鋇鈣礦物形成數(shù)量較多,礦物發(fā)育良好,水泥3,7,28d.抗壓強(qiáng)度分別為32.6,47.9,88.5MPa。在1350～1410℃范圍內(nèi),隨著煅燒溫度的升高,抗壓強(qiáng)度先增大,后減小。摻入粉煤灰可以改善生料的易燒性,促進(jìn)硅酸鹽礦物的形成,有利于貝利特-硫鋁酸鋇鈣水泥性能的提高。在熟料率值為石灰飽和系數(shù)0.81、鋁率1.1、硅率2.9,且粘土與粉煤灰的質(zhì)量比為2:1時(shí),水泥的3,7,28d抗壓強(qiáng)度分別為34.6,49.8,9

6、2.2MPa,展現(xiàn)了良好的力學(xué)性能。利用化學(xué)試劑在煅燒制度設(shè)計(jì)為升溫速率5℃/min,煅燒溫度1350℃,保溫時(shí)間10h,冷卻方式為隨爐冷卻的條件下,經(jīng)過(guò)兩次煅燒可合成C2S單礦物。
　　 ⑷隨著BaO外摻量和內(nèi)摻量的增加,試樣的粉化率都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),有利于β-C2S結(jié)晶發(fā)育和常溫下晶型的穩(wěn)定。當(dāng)外摻量為5％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí),試樣的粉化率降至最低,試樣的f-CaO接近最大值,為外摻BaO的極限固溶比例,此時(shí)β-C2S分散均勻,呈