BaO對磷鋁酸鹽水泥合成及性能的影響.pdf

1、本文主要研究了BaO對磷鋁酸鹽水泥合成及性能的影響，通過摻雜Ba2+離子部分取代Ca2+離子，增加磷鋁酸鹽水泥礦相微結(jié)構(gòu)缺陷，優(yōu)化熟料礦物組成，提高其水化活性，以期制備出具有良好力學(xué)性能的含鋇磷鋁酸鹽水泥熟料。主要從以下幾個方面開展研究：將BaO引入到磷鋁酸鈣和鋁酸鈣礦物中，使其晶格產(chǎn)生畸變，調(diào)節(jié)礦物微結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高礦物的水化活性；制備高鐵磷鋁酸鹽水泥熟料，研究氧化鐵對磷鋁酸鹽水泥熟料礦相低溫形成的影響規(guī)律；以單礦物中BaO的摻量研究

2、為基礎(chǔ)，將BaO引入高鐵磷鋁酸鹽水泥熟料，獲得具有良好性能的含鋇磷鋁酸鹽水泥熟料。主要研究結(jié)論如下：
　?。?）摻入適量的BaO，磷鋁酸鈣礦物的各齡期抗壓強度均有所提高。其最佳摻量為20％（摩爾摻量，BaO取代CaO量）。在最佳摻量條件下，該礦物3d、28d、90d抗壓強度分別達(dá)到了60.0MPa，109.3MPa和122.7MPa。分別比空白樣提高了38.5%，26.0%和18.2%。
　　（2）BaO的摻入使得磷鋁酸鈣礦

3、物水化明顯加快，7d的水化程度達(dá)到90%以上，且更容易生成穩(wěn)定的水化產(chǎn)物 C(A,P)H10；磷鋁酸鈣的水化產(chǎn)物的形態(tài)由板狀轉(zhuǎn)變?yōu)楸∑瑺?，且水化產(chǎn)物尺寸更小，大約在2μm~5μm，這使得礦物水化產(chǎn)物相互搭接更為緊密，形成更密實的硬化漿體結(jié)構(gòu)；孔結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，含鋇磷鋁酸鈣礦物的硬化漿體有害孔含量與空白樣相比大大降低。
　?。?）摻加BaO可增加CA合成過程中的液相量，減少中間產(chǎn)物C12A7的量；當(dāng)BaO摻量為7%（摩爾摻量，Ba

4、O取代CaO量）時，試樣具有較好的抗壓強度；Ba2+離子的引入可穩(wěn)定CAH10晶格，阻止CAH10向C3AH6的晶型轉(zhuǎn)變，防止后期強度倒縮；隨著 Ba2+離子摻量的增加，水化產(chǎn)物 CAH10最大分解速率溫度逐漸增加，水化產(chǎn)物熱穩(wěn)定性提高；CA結(jié)構(gòu)中BaO的最大容納量為15%，超出該摻量后將出現(xiàn)氣硬性礦物BA的衍射峰。
　?。?）高鐵磷鋁酸鹽水泥熟料中Fe2O3最佳含量為11%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），當(dāng)煅燒溫度為1350℃。該試樣1d強度可達(dá)

5、70.6MPa，28d強度達(dá)到95.5MPa；相應(yīng)的熟料氧化物質(zhì)量組成范圍為 Al2O325.0~32.0%，CaO30.0~40.0%，P2O514.0~15.0%，SiO23.0~5.0%，F(xiàn)e2O310.5~11.0%。Fe2O3可以作為磷鋁酸鹽水泥燒成過程中的一個重要組分，在較低的溫度下促進(jìn)礦物CA1-Y(PY)向特征礦物L(fēng)Hss的轉(zhuǎn)變，調(diào)整高鐵磷鋁酸鹽水泥礦物組成；鐵相處在主要熟料礦物的間隙中，是一系列固溶體，沒有固定的化學(xué)組

6、成。
　?。?）含鋇高鐵磷鋁酸鹽水泥熟料中BaO最佳摻量為11%（摩爾摻量，BaO取代CaO量），F(xiàn)e2O3最低摻量為7%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），最佳煅燒溫度為1420℃，相應(yīng)的熟料氧化物質(zhì)量組成范圍為Al2O325.0~32.0%，CaO30.0~37.0%，BaO10.5~11.0%，P2O514.0~15.0%，SiO23.0~5.0%，F(xiàn)e2O36.0~7.5%。其1d強度為106.5MPa，28d強度達(dá)到了143.2MPa；與高鐵