论文题目: 阿利特—硫铝酸钡钙水泥的制备及组成、结构与性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 芦令超
导师: 袁润章,刘韩星
关键词: 硫铝酸钡钙,阿利特,水泥,熟料组成,热力学,硬化水泥浆体,抗压强度
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 传统硅酸盐水泥已经得到了广泛的应用,并且在二十一世纪仍然是最重要的建筑材料之一。但其具有的早期强度偏低,烧成温度高,硬化水泥浆体体积收缩等缺点不能适应现代建筑对高性能胶凝材料的要求,因此,如何提升水泥材料的性能,特别是早期力学性能、体积稳定和耐久性,并达到节约能源、节约资源、保护环境的目的,是水泥科技领域研究的重要方向,对国民经济与社会发展具有重要意义。通过矿物复合技术制备新型高性能水泥材料是解决这些问题的有效途径之一。 近年来,硫铝酸钡钙矿物的发现,引起了众多学者的关注。组成为2.75CaO-3Al203·1.25BASO4（C2.75B1.25A3S）的硫铝酸钡钙具有优良的快硬早强性能,特别是其早期力学性能明显优于无水硫铝酸钙4CaO-3Al2O3.·CaSO4（C4A3（?））,而且该矿物的烧成温度低,并在水化硬化过程中具有体积微膨胀等特性,能够有效的改善硅酸盐水泥的早期性能和耐久性,但是其后期强度增进率低。本文将硫铝酸钡钙矿物与硅酸盐熟料矿物体系进行复合,充分发挥硫铝酸钡钙和阿利特这两种高胶凝性矿物的优点,制备了早期性能优良的高胶凝性阿利特-硫铝酸钡钙水泥材料,系统研究了其制备工艺及组成、结构与性能的关系。 本文首先研究了C2.75B1.25A3S的形成动力学、热分解特性和水化性能,结果表明:该矿物在1000"C左右就开始形成,1300-1350℃生成速度较快,继续升高温度到1370℃以上,开始发生缓慢分解,其热稳定性明显高于C4A3（?）;C2.75B1.25A3S矿物的水化速率较快,快硬早强性能突出;在1150～1300C温度范围内C2.75B1.25A3S的形成反应属于扩散动力学范围,满足Glinstling动力学方程F（a）=1-2 a/3一（1-a）2/3=K（T.c）t,矿物形成的扩散活化能为280.39kJ·mol（-1）。当合成温度为1350"C时,C2.75B1.25A3S的形成同时受扩散和界面化学反应控制,满足界面化学反应方程F（a）=1-（1-a）1/3=K（T.c）t;当少量CaF2存在时, C2.75B1.25A3S形成过程中一直伴随有CllA7’CaF2的生成,当煅烧温度低于1300"C时,CaF2能促进C2.75B1.25A3（?）矿物的生成,高于1300C时,由于CllA7·CaF2的形成速度加快,CaF2可能会延缓C2.75B1.25A3（?）的形成。 采用正交实验的方法优选了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,并综合考虑了水泥的力学性能和新型干法制造工艺对熟料组成设计的要求,确定了熟料最佳组成。在优化选择熟料组成的基础上,考虑到SO3和BaO在熟料烧成过程中有少量挥发或固溶,使C2.75B1.25A3S
论文目录:
第1章 绪论
1．1 研究目的及意义
1．2 研究现状分析
1．2．1 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 主要研究内容与方法
第2章 硫铝酸钡钙矿物的特性研究
2．1 硫铝酸钡钙矿物的形成动力学
2．1．1 实验方法与结果
2．1．2 结果分析
2．2 矿物的热分解特性
2．3 矿物的水化热分析
2．4 矿物的ESEM分析
2．5 本章小结
第3章 CaF_2对硫铝酸钡钙矿物形成机制的影响
3．1 实验方案设计
3．2 结果与分析
3．2．1 矿物的XRD分析
3．2．2 矿物的SEM-EDS分析
3．2．3 矿物的DTA-TG分析
3．2．4 f-CaO含量分析
3．2．5 矿物的力学性能分析
3．3 本章小结
第4章 阿利特-硫铝酸钡钙水泥熟料矿物组成设计与制备
4．1 实验方法
4．1．1 试样制备
4．1．2 实验方案设计
4．2 结果分析
4．2．1 影响因素分析
4．2．2 最佳水平分析
4．2．3 优选方案熟料的性能
4．2．4 熟料的XRD分析
4．2．5 熟料的SEM-EDS分析
4．3 本章小结
第5章 熟料组成设计的热力学计算
5．1 矿物Gibbs自由能和焓的近似计算
5．1．1 矿物Gibbs自由能和焓的近似计算方法
5．1．2 硫铝酸钡钙矿物1653K时的Gibbs自由能和焓的近似计算
5．1．3 硅酸盐熟料矿物1653K时的Gibbs自由能和焓的近似计算
5．2 熟料矿相反应的Gibbs自由能计算
5．3 优选熟料组成
5．4 正交试验结果的热力学分析
5．5 本章小结
第6章 SO_3、BaO及CaF_2掺量对熟料煅烧和性能的影响
6．1 SO_3掺量对熟料煅烧和性能的影响
6．1．1 实验设计及抗压强度分析
6．1．2 熟料的XRD分析
6．1．3 熟料的SEM-EDS分析
6．2 BaO掺量对熟料煅烧和性能的影响
6．2．1 实验设计及抗压强度分析
6．2．2 熟料的XRD分析
6．2．3 熟料的SEM-EDS分析
6．3 CaF_2掺量对熟料煅烧和性能的影响
6．3．1 实验设计及抗压强度分析
6．3．2 熟料的XRD分析
6．3．3 熟料的SEM-EDS分析
6．4 本章小结
第7章 阿利特-硫铝酸钡钙水泥硬化浆体的组成、结构与性能研究
7．1 水泥水化程度研究
7．1．1 实验方法
7．1．2 实验结果
7．2 硬化水泥浆体的孔结构分析
7．3 硬化水泥浆体的XRD分析
7．4 硬化水泥浆体的SEM-EDS分析
7．5 硬化水泥浆体的DTA-TG分析
7．6 水泥水化热分析
7．7 硬化水泥浆体的组成、结构与性能的关系
7．8 本章小结
第8章 阿利特-硫铝酸钡钙水泥的工业化研究
8．1 原料化学成分
8．2 主要工艺装备
8．3 实验方案
8．4 工业化实验效果
8．5 熟料的XRD分析
8．6 熟料的SEM-EDS分析
8．7 本章小结
第9章 结论
参考文献
附录：博士论文期间发表的论文及获得的成果
致谢
发布时间: 2005-10-11
参考文献
- [1].重金属在水泥熟料煅烧和水泥水化过程中的行为研究[D]. 兰明章.中国建筑材料科学研究总院2008
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