无机胶凝材料制备及性能表征.doc

无机胶凝材料制备及力学性能测试 一、实验目的 ????（1）掌握实验室常用高温实验设备、仪器的使用方法； ????（2）按照确定的配方和所用原料的化学成分进行配料计算； ????（3）掌握水泥烧成实验方法，了解水泥熟料烧成过程； ????（4）通过本实验，了解升温速率、保温时间、冷却制度对不同配料熟料锻烧的影响； ????（5）通过本实验，进一步理解KH、IM、SM对水泥熟料锻烧及性能的影响，提高分析问题和解决问题的能力。 二、基本原理 ????硅酸盐水泥高温制备的实质，是具有一定化学组成的水泥生料，经磨细、混合均匀在从常温到高温的缎烧过程中，随着温度的升高，经过原料水分蒸发、粘土矿物脱水、碳酸盐分解、固相反应等过程。当到达最低共熔温度（约1300℃）后，物料开始出现（主要由铝酸钙和铁铝酸钙等组成的）液相，进人熟料烧成阶段。随着温度继续升高，液相量增加，粘度降低，物料经过一系列物理、化学、物理化学的变化后，最终生成以硅酸盐矿物(C?3S，C2S)为主的熟料。 ????在锻烧过程中出现液相后，贝里特(β－C2S)和游离石灰都开始溶于液相中，并以Ca2＋与SiO4-离子状态进行扩散。通过离子扩散与碰撞，一部分Ca2＋与SiO4-离子参与贝里特的再结晶，另一部分Ca2＋与SiO4-离子则参与贝里特吸收游离石灰形成阿里特： ????C2S(液)+CaO(液)→C?3S(固) ????在1300-1450℃的升温过程中，阿里特晶核形成、晶体长大，并伴随熟料结粒。阿里特的形成受游离石灰的溶解过程所控制。 ????在1450-1300℃的冷却过程中，阿里特晶体还将继续长大和完善。随着温度的降低，熟料相继进行液相的凝结与矿物的相变。因此，在冷却过程中要根据熟料的组成与性能的关系决定熟料的冷却制度。为了保证熟料的质量，多采用稳定剂和适当快冷的办法来防止阿里特的分解和β-C2S向γ-C2S的转变。 三、实验原料及器材 1.实验所用的原料有铅锌尾砂（用碳酸钙代替）、锰尾砂、氧化硅、氢氧化铝、三氧化二铁，后三种原料均为分析纯（99%）。 （1）化学成分 序号 分析元素 样品名称及分析结果 /单位 粉砂岩/(%) 铅锌尾砂/(%) 锰尾砂/(%) 锰压滤渣/(%) 1 Al 8.862 0.124 7.061 4.471 2 As 0.001 0.001 0.005 0.003 3 B 0.011 0.01 0.003 0.009 4 Ba 0.035 0.338 0.05 0.047 5 Bi 0.001 0.001 0 0.001 7 Ca 1.184 36.04 0.524 4.38 8 Cd 0.001 0.001 0.001 0.001 9 Cr 0.003 0.001 0.000 0.001 10 Co 0.001 0.001 0.001 0.001 11 Cu 0.053 0.028 0.138 0.169 12 Fe 0.24 4.36 4.70 2.66 13 K 7.749 1.419 6.403 5.188 14 Li 0.043 0.037 0.04 0.038 15 Mg 1.291 0.314 0.543 1.519 16 Mn 0.13 0.055 5.52 3.55 17 Ni 0.001 0.001 0.000 0.001 18 Pb 0.005 0.49 0.007 0.01 19 Se 0.001 0.000 0.001 0.001 20 Sr 0.001 0.016 0.003 0.011 21 V 0.012 0.001 0.008 0.004 22 Zn 0.024 0.203 0.019 0.011 23 SiO2 42.78 1.29 35.55 32.46 以下空白 XRD检测的各物质的物相组成如图所示。 图1 铅锌尾砂物相 图2 锰尾砂物相 2.实验器材 电阻炉、万能材料试验机、压片机、振动机、搅拌机、激光粒度仪 四、实验要求 1.查阅文献和学习教材知识，尽可能详尽地了解胶凝材料种类、各胶凝材料制备工艺； 2.了解硅酸盐水泥制备工艺，熟悉原料煅烧过程中发生的物理化学变化； 3.制备出胶凝材料，按国标测出其力学性能； 4.提交完整的实验报告，实验报告必须包括：实验过程、实验现象、实验数据、实验结果、实验的心得体会等 5.提交实验报告时，必须将实验原始记录附于实验报告后一同提交。 五、实验步骤 1.配料计算。依据原料化学成分，确定的熟料率值，进行配料计算； 对于新型干法水泥生产工艺，水泥熟料率值大致为：KH=0.88～0.9l；SM=2.4～2.7；IM=1.4～1.8。 2.配料。按配料计算结果，称取各种原料；