石灰石硅酸盐水泥性能及其水化研究..doc

石灰石硅酸盐水泥性能及其水化研究 　 　　摘要　研究了石灰石不同掺量尤其是在大于10%的高掺量情况下对硅酸盐水泥力学性能的影响，并试验研究了这种水泥的其他性能，探讨了其水化机理。研究表明，开发石灰石硅酸盐水泥具有一定的工业价值。　　关键词　石灰石，石灰石硅酸盐水泥，力学性能，水化 　　　　　　　　　　 　　用石灰石作混合材生产水泥(下称：“石灰石硅酸盐水泥”)能够降低水泥成本，扩大混合材资源，增加水泥产量。尤其对矿渣、粉煤灰、火山灰等混合材短缺的地区来说，生产这种水泥有更大的价值。但我国普通硅酸盐水泥国家标准中规定石灰石的掺量不得超过水泥重量的10%，这在一定程度上限制了石灰石作混合材的潜力。本文以石灰石不同掺量对硅酸盐水泥力学性能的影响为基础，探讨了石灰石作混合材对水泥水化的物理化学作用和对水泥石结构的影响，并试验研究了石灰石硅酸盐水泥的其他性能。1　性能试验及结果 1.1　试验材料　　硅酸盐水泥熟料：符合GB5947的要求。石灰石混合材：符合表1要求。 　　　　　　　　　　　　　　表1　　石灰石质量要求 成分 限量(%) CaCO3Al2O3 ≥80≤2.0 　　石膏：天然石膏，符合GB5483的要求。　　研究中主要采用了宁夏水泥厂(回转窑)、湖北嘉鱼县水泥厂(立窑)的硅酸盐水泥熟料、石灰石和石膏等原料。其中熟料、石灰石的组成见表2和表3。 表2　　硅酸盐水泥熟料组成(%) 厂别 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO Loss C3S C2S C3A C4AF fCaO 宁夏 65.05 20.62 5.19 4.97 1.59 0.31 62.52 11.94 5.35 15.11 0.91 嘉鱼 62.64 20.70 6.00 4.90 0.89 0.57 38.78 30.30 7.60 14.90 2.86 ?????????????????????????????? 表3　　石灰石化学组成(%) 厂别 Loss SiO２ Al２O３ Fe２O3 CaO MgO 宁夏 39.32 6.81 1.88 0.48 49.57 1.03 嘉鱼 42.84 1.34 0.66 0.26 53.10 0.80 ?????????????????????????? 1.2　试验方法　　性能研究均按照有关国家标准规定，通过调整水泥配比运用对比的方法试验研究。在水化研究中运用了X射线物相分析、扫描电镜观测和化学分析等方法。1.3　试验结果 1.3.1　基本物理性能及强度　　研究中分别采用上述两家水泥厂的原料配制石灰石硅酸盐水泥进行物检试验，其中立窑原料配制的水泥采用2cm×2cm×2cm小试体进行。试验结果分别见表4和表5。　　从表4、表5可以看出，石灰石的掺入量为5%时，对水泥早期强度有利，但掺石灰石对后期强度都不利，总的是降低强度。同时，石灰石对抗折强度和抗压强度的影响不同：对抗折强度，当石灰石掺量在5%左右时，各龄期抗折强度都呈最大值；对抗压强度，7d龄期时的抗压强度增长与抗折强度大致相同，到28d、60d，与未掺石灰石的硅酸盐水泥相比，任意掺量石灰石对强度都不利，且随石灰石掺量增加强度下降。随着石灰石掺量增加，水泥的标准稠度下降，即需水量减少，这对水泥强度发展有利。 　　　　　　　　　　　　　 表4　　回转窑石灰石硅酸盐水泥物理性能和强度 试验编号 石灰石掺量(%) 水泥细度(%) 标准稠度 凝结时间(h∶min) 安定性 ???抗折强度(MPa)?? ??? 抗压强度(MPa) ? 初凝 终凝 3d 7d 28d 60d 3d 7d 28d 60d A 0 3.2 25.0 1∶30 2∶15 合格 6.6 7.4 8.2 ? 37.8 48.1 57.2 ?? B 5 4.6 25.0 1∶35 2∶35 合格 6.8 7.7 8.3 8.5 39.6 49.4 54.4 57.6 C 11 3.3 24.8 1∶25 2∶20 合格 6.9 7.6 8.1 40.8 48.4 54.1 ?? D 15 3.9 24.6 1∶30 2∶30 合格 6.7 7.4 8.0 8.3 41.2 48.2 54.3 57.0 E 20 5.1 24.6 1∶10 2∶10 合格 6.4 7.1 7.6 7.8 38.6 44.8 48.5 53.1 F 25 5.3 24.4 1∶15 2∶15 合格 6.2 6.8 7.7 7.7 36.7 44.4 47.8 51.9 G 27.5 5.3 24.0 1∶20 2∶15 合格 6.0 6.8 7.6 ? 37.2 42.9 47.3 ?? H