硫鋁酸鍶鈣水泥的制備、性能與應用研究.pdf

1、硫鋁酸鹽水泥,是以無水硫鋁酸鈣為主要礦物的熟料,再摻入適量石膏等共同磨細所得的新型水硬性膠凝材料。硫鋁酸鹽水泥比硅酸鹽水泥具有早強、耐腐、抗凍等性能,比較適合應用在特種工程上。本文在硫鋁酸鹽水泥的基礎上,采用化學試劑及含鍶工業(yè)廢渣,利用鈣的同族元素-鍶,通過改變組成和煅燒等因素來研究硫鋁酸鍶鈣礦物的結構與性能的關系及變化趨勢,借助XRD、SEM和DTA-TG等測試手段研究硫鋁酸鍶鈣礦物及硫鋁酸鍶鈣水泥的各項物理性能,并探討其水化機理；研

2、究了摻加石膏、CaF2等對硫鋁酸鍶鈣水泥的影響。在實驗研究的基礎上成功進行了工業(yè)化生產。同時還研究了硫鋁酸鍶鈣水泥的耐久性,針對不同侵蝕環(huán)境研究分析各種環(huán)境對硫鋁酸鍶鈣水泥的侵蝕機理,建立了評估模型。研究了硫鋁酸鍶鈣水泥混凝土的各項物理性能,并將硫鋁酸鍶鈣水泥成功應用到山東沿海海工橋梁的修補和防護工程中。研究表明:
　　 硫鋁酸鍶鈣礦物中Sr2+以2.50的摩爾比取代C4A3(S)中的Ca2+離子形成的硫鋁酸鍶鈣Cal.50Sr

3、2.50A3(S)的抗壓強度最高,3d和28d抗壓強度分別達到了76.6MPa和89.6MPa。硫鋁酸鍶鈣水泥熟料的主要礦物為結晶良好、數(shù)量較多的菱形十二面體的C1.50Sr2.50A3(S)礦物,尺寸在1μm左右,晶粒形狀較規(guī)則,晶界分明；另外還有部分圓形顆粒的β—C2S和形狀不規(guī)則的C4AF。Cal.50Sr2.50A3(S)水化樣中的水化產物為鈣礬石(AFt)和Al(OH)3凝膠。隨水化時間增長,硫鋁酸鍶鈣水泥的水化產物為鈣礬石(

4、AFt)、Al(OH)3凝膠和水化硅酸鈣凝膠。
　　 摻加適量的石膏可以加快硫鋁酸鍶鈣水泥的水化,促進水化產物的形成,改善漿體的結構,增加密實度,從而提高水泥的早期強度。實驗結果表明:石膏的最佳摻量為6％。煅燒時摻加適量的CaF2能促進硫鋁酸鍶鈣水泥的水化,提高抗壓強度,CaF2含量為0.2％時強度最大,1d和28d抗壓強度分別達到48.2MPa和88.7MPa；超過0.2％時,水泥強度隨著CaF2含量的增多而下降。
　　

5、 摻合料有助于改善硫鋁酸鍶鈣水泥性能。摻入適量粉煤灰能一定程度改善水泥的抗凍性能。而摻入礦渣粉后水泥的抗凍性能稍差。摻加引氣劑的水泥的質量損失均小于其它試樣。摻合料還可改善水泥的抗碳化性能。摻合料有助于提高硫鋁酸鍶鈣水泥的抗?jié)B性能,隨摻量的增加,滲水高度均減?。粨郊臃勖夯业乃嗟目?jié)B性能優(yōu)于摻加礦渣粉的水泥。
　　 硫鋁酸鍶鈣水泥具有良好的耐侵蝕能力。其水泥試塊在氯離子侵蝕液和硫酸鹽侵蝕液中的各齡期的強度均高于相應的普通硫鋁酸

6、鹽水泥試塊的強度,而且在各種侵蝕液中的強度均隨著齡期的增長而增大。但在鎂鹽溶液中,硫鋁酸鍶鈣水泥的耐侵蝕性能比普通硫鋁酸鹽水泥稍弱。硫鋁酸鍶鈣水泥試塊在侵蝕過程中基本上沒有硫酸根離子溶出,而硫酸鹽溶液中的硫酸根離子基本上全部進入試塊,參與試塊的水化反應,且鍶離子并未溶出。以硫鋁酸鹽水泥為依據(jù),利用Fick第二定律獲得的氯鹽侵蝕模型同樣適用于硫鋁酸鍶鈣水泥。
　　 在硫鋁酸鍶鈣水泥工業(yè)化生產中,以石灰石、鋁礬土、含鍶工業(yè)廢渣、石膏

7、為原料,在回轉窯1250～1300℃條件下,能夠燒成以硫鋁酸鍶鈣、β型硅酸二鈣和少量鐵鋁相為礦物組成的硫鋁酸鍶鈣水泥。其熟料的立升重平均在1100kg／L。工業(yè)化的硫鋁酸鍶鈣水泥中石膏最佳摻量為7％,混合材的最佳摻量為13％,熟料最佳用量為80％。試樣3d強度可達70MPa。
　　 對硫鋁酸鍶鈣水泥混凝土的研究表明,該水泥混凝土具有抗?jié)B性好、抗裂性優(yōu)良、強度高、耐侵蝕性好、抗凍性好等優(yōu)點。按C40標準設計混凝土,其抗壓強度達到6

8、0MPa以上?？?jié)B實驗加壓到3MPa時,試件滲透高度5～6cm。其混凝土氯離子擴散系數(shù)小,為34.5x10-14m2／s,明顯優(yōu)于硅酸鹽水泥混凝土。
　　 硫鋁酸鍶鈣水泥混凝土在沿海橋梁的修補工程和防護工程中實踐表明,硫鋁酸鍶鈣水泥混凝土按C40設計,水泥用量450kg／m3,砂率為0.42,水灰比為0.33-0.35,外加劑采用聚羧酸系專用外加劑,使用摻量不超過0.2％調凝劑,可配制出物理性能高、施工性能好的混凝土,并取得良好