阿利特—硫铝酸钡钙水泥材料合成及其组成、结构与性能研究

论文题目: 阿利特—硫铝酸钡钙水泥材料合成及其组成、结构与性能研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料学

作者: 沈业青

导师: 程新,芦令超

关键词: 阿利特,硫铝酸钡钙,熟料组成设计,热力学,硬化水泥浆体,抗压强度

文献来源: 济南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着社会的发展传统硅酸盐水泥材料的制备和性能等方面的缺点和不足日益突出,主要表现为:早期强度偏低,影响施工速度;烧成温度高,能耗高;消耗大量优质石灰石资源;排放大量CO2、NOx等废气,污染环境;水泥水化硬化过程产生收缩裂纹,影响混凝土稳定性和耐久性。通过矿物复合技术合成新型高性能水泥是解决这些问题的重要途径。近年来,硫铝酸钡钙矿物的发现,引起了众多学者的关注。当硫铝酸钡钙的组成为2.75CaO·1.25BaO·3Al2O3·SO3(C2.75B1.25A3S )时力学性能最好,其抗压强度在1d、3d和28d龄期时分别达到35.1MPa、59.3 MPa和72.1 MPa,具有突出的早期强度,且水化速度快,凝结时间短,但后期强度增进率低。以阿利特（C3S）为主导矿物的硅酸盐水泥早期强度偏低,凝结时间相对较长,但后期强度稳定增长。因此,本文将阿利特与硫铝酸钡钙这两种性能优良的矿相复合,并以此为基础合成高胶凝性阿利特-硫铝酸钡钙矿相体系。采用正交实验的方法初步优选熟料组成和煅烧制度,应用材料热力学的基本原理对熟料组成进一步优化,并综合考虑熟料的力学性能和新型干法制造工艺对熟料组成设计的要求,确定熟料最佳组成。在优化选择熟料组成的基础上,考虑原料中SO3和BaO的挥发或固溶,相应提高了SO3和BaO的掺量,并研究了熟料力学性能随SO3、BaO以及CaF2掺量的变化规律。同时,利用工业原料,按最佳熟料组成设计,合成了阿利特-硫铝酸钡钙水泥,研究水泥的水化硬化规律。通过XRD、SEM-EDS、DTA-TG、岩相、孔结构和水化热等测试技术对熟料的组成、结构和水化硬化机制进行了分析,进一步说明了阿利特-硫铝酸钡钙水泥的性能优于硅酸盐水泥的原因。研究结果表明:在本实验条件下确定的阿利特-硫铝酸钡钙水泥熟料最佳矿物组成是C2.75B1.25A3S为6.0%,C3S为61.4%,C2S为14.6%,C3A为7.7%,C4AF为10.3%(即6.0%的C2.75B1.25A3S和94.0%P.C熟料,其中P.C熟料率值为铝率1.5,硅率2.5,石灰饱和系数0.92)。SO3和BaO的适宜过掺量都是其理论含量的50%,CaF2在体系中适宜掺加量是0.6%;适宜的烧成温度为1380℃;在最佳组成和制备工艺条件下,合成了力学性能良好的阿利特-硫铝酸钡钙水泥,其在1d、3d和28d龄期的净浆小试

论文目录:

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 选题目的与意义

1.2 国内外研究动态

1.2.1 普通硫铝酸盐水泥

1.2.2 阿利特-硫铝酸钙水泥

1.2.3 贝利特-硫铝酸钡钙水泥

1.2.4 阿利特-硫铝酸钡钙水泥

1.3 主要研究内容

1.4 方案设计

第二章 原料与实验方法

2.1 原料

2.2 实验方法

2.2.1 配料计算

2.2.2 原料制备

2.2.3 熟料烧成

2.2.4 水泥制备

2.2.5 水泥细度检验

2.2.6 游离氧化钙测定

2.2.7 净浆试体成型及养护

2.2.8 强度测试

2.2.9 组成、结构的测试

2.2.10 孔结构分析

2.2.11 水化热分析

第三章 熟料组成设计组成

3.1 实验方案

3.2 结果分析

3.2.1 影响因素分析

3.2.2 最佳水平分析

3.2.3 优选方案熟料的性能验证

3.2.4 熟料的XRD 分析

3.2.5 熟料的SEM-EDS 分析

3.3 本章小结

第四章 热力学方法在熟料矿物组成设计上的应用

4.1 硫铝酸钡钙和硅酸盐水泥熟料矿物Gibbs 自由能和焓的近似计算

4.1.1 矿物Gibbs 自由能和焓的近似计算方法

4.1.2 硫铝酸钡钙矿物1653k 时Gibbs 自由能和焓的近似计算

4.1.3 硅酸盐熟料矿物1653K 时Gibbs 自由能和焓的近似计算

4.1.3.1 阿利特矿物的热力学数据估算

4.1.3.2 C_2S 矿物的热力学数据计算

4.1.3.3 C_3A 矿物的热力学数据计算

4.1.3.4 C_4AF 矿物的热力学数据估算

4.2 熟料矿相反应吉布斯自由能计算

4.3 优选熟料组成

4.4 正交试验结果的热力学分析

4.5 本章小结

第五章 SO_3、BaO 及CaF_2掺量对熟料煅烧和性能的影响

5.1 SO_3 掺量对熟料煅烧和性能的影响

5.1.1 实验设计及抗压强度分析

5.1.2 熟料的XRD 分析

5.1.3 熟料的SEM-EDS 分析

5.2 BaO 掺量对熟料煅烧和性能的影响

5.2.1 实验设计及抗压强度分析

5.2.2 熟料的XRD 分析

5.2.3 熟料的SEM-EDS 分析

5.3 CaF_2 掺量对熟料煅烧和性能的影响

5.3.1 实验设计及抗压强度分析

5.3.2 熟料的XRD 分析

5.3.3 熟料的SEM-EDS 分析

5.4 本章小节

第六章 利用工业原料煅烧阿利特-硫铝酸钡钙水泥及其性能的研究

6.1 实验设计及配料计算

6.1.1 实验设计

6.1.2 配料计算

6.2 力学性能分析

6.3 熟料中氧化镁含量对水泥力学性能的影响

6.4 熟料的XRD 分析

6.5 熟料的SEM-EDS 分析

6.6 熟料的岩相分析

6.7 阿利特-硫铝酸钡钙水泥的安定性、凝结时间及胶砂流动度测试分析

6.8 本章小结

第七章 阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化硬化及浆体组成、结构与性能的研究

7.1 水泥水化程度分析

7.1.1 实验原理

7.1.2 实验方法

7.1.3 实验结果与分析

7.2 硬化水泥浆体的孔结构分析

7.3 硬化水泥浆体组成XRD 分析

7.4 硬化水泥浆体的SEM-EDS 分析

7.5 硬化水泥浆体DTA-TG 分析

7.6 阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化量热分析

7.7 硬化水泥浆体组成、结构与性能的关系

7.8 本章小结

第八章 结论与展望

参考文献

致谢

附录

发布时间: 2006-12-28

参考文献

• [1].磷对阿利特结构及性能的影响[D]. 王彬.中国建筑材料科学研究总院2013
• [2].阿利特—硫铝酸钡钙水泥混凝土力学性能和耐久性研究[D]. 张贞强.兰州交通大学2015
• [3].低液相下阿利特形成热、动力学研究[D]. 刘彩霞.济南大学2010
• [4].阿利特—硫铝酸盐水泥熟料矿物组成对混合材适应性的研究[D]. 吴远超.济南大学2012
• [5].阿利特—硫铝酸盐水泥与减水剂的适应性研究[D]. 齐涛.济南大学2010
• [6].阿利特硫铝酸盐水泥浆体中钙矾石的形成及转化规律[D]. 纪振辉.河北理工学院2001
• [7].矿物组成对阿利特—硫铝酸盐水泥熟料煅烧及性能影响的研究[D]. 李保亮.济南大学2011
• [8].掺杂BaO/BaSO4对高阿利特水泥熟料合成及性能的影响[D]. 郭向阳.济南大学2010
• [9].掺杂SrO和SrSO4对高阿利特水泥合成和性能的影响[D]. 李贵强.济南大学2011
• [10].利用石嘴山煤矸石制备硫铝酸盐水泥研究[D]. 高霞.成都理工大学2008

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• [3].硫铁铝酸钡钙矿物的研究[D]. 李宁.济南大学2006
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• [5].超细粉体（CaCO3与SiO2）对硫铝酸盐水泥性能的影响研究[D]. 周世华.重庆大学2005
• [6].硫铝酸盐水泥的性能调整与应用研究[D]. 陈娟.武汉大学2005
• [7].硫对硅酸盐水泥熟料烧成过程的影响规律研究[D]. 韩春华.武汉理工大学2006
• [8].外掺氧化物对高C3S熟料烧成及性能的影响[D]. 傅蓉.浙江大学2006
• [9].硅酸盐类水泥早期水化特性及其关系的探索[D]. 康宇.广西大学2006
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