铁相对硫铝酸钡钙水泥煅烧及其性能影响的研究
普通硅酸盐水泥因其良好的建筑性能和日渐先进的生产方式，在21世纪的今天，仍然是最重要的建筑材料之一。但是由于其自身存在的一些缺点，如早期强度偏低、硬化浆体体积收缩和烧成温度高等，已不能满足一些特殊工程建设的要求。水泥新矿物的发明为发展高性能、低环境负荷的新型水泥及水泥行业的可持续发展提供了基础。硫铝酸钡钙水泥是在硫铝酸盐水泥的基础上发明的，具有有好的早强、高强、抗渗等性能，较之硫铝酸钙其更优。但是起步较晚，其体系仍不够完善。硫铝酸钡钙水泥熟料中的铁相对原材料的选择、水泥熟料的煅烧和性能起着重要的作用。
本文是在实验室条件下，采用化学试剂进行试验。首先研究了铁相量为5％时，C2F、C6AF2、C4AF、C6A2F等不同铁相组成对硫铝酸钡钙水泥煅烧及其性能的影响，根据实验结果分析其影响规律并得到最优铁相组成配比。在此基础上，又针对不同铁相量对硫铝酸钡钙水泥的煅烧及其性能的影响进行了研究。结合XRD、SEM-EDS、强度测试和热分析等分析测试手段，对硫铝酸钡钙水泥熟料和水化样的微观结构及组成进行分析表征，并进行了一些机理分析探究。
研究结果表明:铁相在水泥熟料煅烧过程中，能够有效降低碳酸钙的分解温度。从XRD分析可以看出，随着煅烧过程中温度的升高，有利于Ba+取代Ca2+而发生置换取代反应，生成硫铝酸钡钙矿物;在相同温度条件下，随着铁相中Fe与Al摩尔比的增加，主要矿物硫铝酸钡钙矿物的主要衍射峰的d值由3.7543、3.7925、3.7945到3.7957逐渐增大。由SEM-EDS分析可知，熟料矿物中呈卵粒状的为β-C2S、呈菱形十二面体的为C2.75B1.25A3(S)矿物。Ba元素主要分布于硫铝酸钡钙区域，也有部分固溶到C2S中;Fe元素以一种铁相固溶体形态分布在C2.75B1.25A3(S)和C2S晶粒之间，起到熔剂矿物的作用。结合水化后各龄期强度以及水化样的XRD和SEM分析可知，当铁相组成为C4AF其各项性能最优，其1d、3d和28 d强度分别为:73.2 MPa、97.9 MPa和106.9 MPa。
随着铁相量的增加，烧成熟料颜色由浅渐深，而且致密度越来越大时易磨性越来越差。不同C4AF含量，随着铁相量的增加，抗压强度有降低的趋势。但是当熟料中C4AF含量为15％时，其水化强度仍表现较好。其1d、3d和28 d强度分别为:74.3 MPa、76.2MPa和102.5 MPa。适量的铁相能降低烧成熟料体系的共熔点，增加液相量，降低液相粘度，有效加速矿物离子的迁移，促进矿物的形成和生长。当铁相组成为C4AF时，铁相量为5％时，其早期水化和后期强度表现较好。
结合XRD和SEM分析可知，该系列水泥水化过程大致如下:C2.75B1.25A3(S)+H2O→BaSO4+CAH10+AH3和C2S+H2O→C-S-H+CH
硫铝酸钡钙水泥;铁相;熟料煅烧;抗压强度
济南大学
硕士
材料科学与工程
常钧
2012
中文
TQ172.7
76
2013-11-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）