高铝水泥的性能及作用技术分析.ppt

1.1 高铝水泥 1.1 高铝水泥 高铝水泥（旧称矾土水泥）是以铝酸钙为主，氧化铝含量约50%的熟料，经磨细制成的水硬性胶凝材料，又称铝酸盐水泥。 化学组成： Al2O3(50~60%)、CaO(32~35%)、SiO2(4~8%)、Fe2O3(1~3%) 矿物组成： 主要为铝酸一钙（CaO·Al2O3,简写CA,含量~70%），含有少量的硅酸二钙（C2S）与其他铝酸盐，如12 CaO·7Al2O3(简写C12A7)、 CaO·2Al2O3(CA2)、 2CaO·Al2O3·SiO2(C2AS) 1.2 高铝水泥的水化与硬化 （1）高铝水泥的水化 T20℃ 20℃T30℃ T30℃ 1.2 高铝水泥的水化与硬化 (2) 高铝水泥的硬化 硬化过程：水化生成的CAH10与C2AH8(六方晶系)为片状、针状晶体，相互交替攀附，重叠结合，形成坚硬的结晶连接体，使水泥获得很高的强度。氢氧化铝凝胶又填充于晶体骨架的孔隙中，使水泥形成比较致密的结构。经5~7天后，水化物的数量就很少增加，因此高铝水泥早期强度增长的很快，而后期强度增长的不太显著。 注： CAH10、 C2AH8 （亚稳态） C3AH6 1.4 高铝水泥的性能和应用范围 根据高铝水泥的水化可总结出高铝水泥具有以下特性 高铝水泥的早强特性：其早期强度增进率远远超过快硬硅酸盐水泥，适用于紧急抢修工程，但后期强度会降低，在结构工程中限制使用。 水化热较大：早期水泥硬化放热大，与同标号的硅酸盐水泥相比，仅一天就可放出水化热总量的70~80%。由于几种放热，适用于低温养护的混凝土工程。 抗硫酸盐侵蚀性能强：水化过程不析出游离氢氧化钙而是生成氢氧化铝凝胶，在颗粒表面形成保护膜。在后期晶体转化过程中抗侵蚀性有所降低。 耐高温性好：高铝水泥可作为耐热混凝土的胶结材料，配置成耐热混凝土。 高铝水泥的生产过程 石灰石粉 矾土 粉磨 按比例混合 生料 入窑煅烧 熟料 矾土水泥 粉磨 生产流程图 2.1 回转窑烧结法 生料在回转窑中的烧结过程中，首先通过固相反应形成CA矿物，由于石灰石在分解后具有较高的反应活性，因此会局部出现少量C12A7矿物,但随着温度的提高，矾土中的Al2O3和SiO2的反应速度加大，熟料中的矿物会逐渐按设计组成达到相平衡，最终C12A7消失，熟料矿物主要矿相为CA. 回转窑示意图 2.2 电弧炉熔融法 用熔融法生产，可以配制CaO含量较高也即CA矿物含量较高的水泥，从而获得早期强度更高的高铝水泥，另外熔融法还适合利用高铁矾土作原料，生产Fe2O3含量较高的水泥。 2.3 反射炉熔融法 反射炉熔融法是法国的Lafarge公司的专有技术，Fondu水泥， Secar51水泥，德国的海德堡生产的ISTRA40,ISTRA50水泥都采用反射炉熔融法生产。 反射炉熔融法与电弧炉熔融法同样适合生产高钙含量和高铁含量水泥，并且需要严格控制气氛和冷却过程，以保证产品质量的稳定性。 高铝水泥后期 晶型转变 孔结构恶化 晶体间结合力降低 强度倒缩 存在的问题： 国内外研究： 掺入减水剂改善孔结构以增加晶型转变的动力学； 控制养护的温湿度条件以延缓水化产物的晶型转变； 采用聚合物与磷酸盐对高铝水泥改性； 在高铝水泥中加入粒化高炉矿渣。 效果不明显 胡曙光、王甲春在高铝水泥中加入石灰石粉，不但稳定高铝水泥的早期强度，而且还能抑制后期强度倒缩，并改善其工作性能，为此研究石灰石粉对高铝水泥强度影响。 高铝水泥胶砂试件配比如下表，按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》成型高铝水泥胶砂试件，拆模后养护至规定龄期，然后测试抗折强度和抗压强度。 高铝水泥胶砂试件配比表 试样 混合比例/g 石灰石粉 水泥 水 沙 L0 0 100 44 250 L1 1 99 44 250 L2 2 98 44 250 L3 3 97 44 250 L4 4 96 44 250 L5 5 95 44 250 L6 6 94 44 250 L7 7 93 44 250 L8 8 92 44 250 L9 9 91 44 250 L10 10 90 44 250 L15 15 85 44 250 L20 20 80 44 250 3.2.1 强度分析 a、不同石灰石粉掺量下 高铝水泥胶砂试件抗折强度 b、不同石灰石粉掺量下 高铝水泥胶砂试件抗压强度 3.2.2 孔结构分析 不同石灰石粉掺量下高铝水泥胶砂试件孔结构 3.2.3 微观形貌分析 高铝水泥水化产物微观形貌(A0：纯高铝水泥；A5：掺5%石灰石粉高铝水泥) 针状或片状CAH10，C2AH8 立方体结构C3AH6 针状或片状CAH10，C2AH8，C3A·CaCO3·11H2O 主要为C