铝酸盐水泥研究毕业论文

铝酸盐水泥研究毕业论文

目录

1绪论 (4)

1.1铝酸盐水泥的研究背景 (4)

1.1.1铝酸盐水泥的发展历史 (4)

1.1.2铝酸盐水泥的属性及特点 (4)

1.1.3铝酸盐水泥的应用现状 (6)

1.1.4铝酸盐水泥的研究现状 (6)

1.2外加剂在铝酸盐水泥中的研究背景 (7)

1.2.1促凝剂 (7)

1.2.2早强剂 (8)

1.2.3减水剂 (8)

1.2.4其他外加剂 (9)

1.3课题的提出及研究容 (9)

1.3.1课题的提出 (9)

1.3.2课题研究容 (10)

2试验 (11)

2.1试验原料 (11)

2.2试验方法 (11)

2.2.1水泥净浆流动度测定 (11)

2.2.2凝结时间测定 (12)

2.2.3胶砂强度测定 (12)

2.2.4水泥水化颗粒表面对高效减水剂和促凝剂吸附量测定 (13)

3试验结果 (14)

3.1水泥净浆流动度测定结果分析 (14)

3.2凝结时间测定结果分析 (18)

3.3水泥胶砂强度试验结果分析 (23)

3.4吸附量测定结果分析 (26)

4结论 (29)

参考文献 (30)

致谢 (32)

1绪论

1.1铝酸盐水泥的研究背景

1.1.1铝酸盐水泥的发展历史

铝酸盐水泥是一种以铝酸钙盐为主要矿物组成的水硬性水泥，属特种水泥，它与普通硅酸盐水泥相比，具有快硬早强、耐火、耐硫酸盐侵蚀等特点，已被广泛用作耐火浇注料结合剂和化学建材。

铝酸盐水泥首先由法国Laafrge公司开发成商品，至今已有近100年的历史，在第一、第二次世界大战期间，用来修筑军事设施，取得了明显效果，这是利用其早强特性的实例。二次大战以后，世界各国工业蓬勃发展，特别是钢铁业的发展，带动了耐火材料工业的技术进步，不定型耐火材料由此诞生并发展，以铝酸盐水泥为结合剂的水硬型耐火浇注料，在市场竞争中一直占有重要位置[1]。

中国铝酸盐水泥从五十年代开始研究和发展，并在1968年左右开始大围推广应用。充分利用我国矾土的特点，用回转窑烧结法生产。随着耐火浇注料的发展，我国铝酸盐水泥的品种、质量也发生了质的飞跃[2]。

总的来说，铝酸钙水泥品种的发展是随着使用温度的提高、使用条件的苛刻而进行的，总的趋势是降低CaO含量，提高A12O3含量，提高纯度方面，由此，它经历了由富水泥用量的传统浇注料发展为低水泥和超低水泥浇注料的过程，

浇注料的技术进步，刺激着铝酸盐水泥的技术进步。随着市场经济发展，各铝酸盐水泥生产厂家也都迈开技术进步的步伐，在竞争中前进。

1.1.2铝酸盐水泥的属性及特点

(1)铝酸盐水泥的化学成分

铝酸盐水泥主要由Al2O3与CaO组成，同时还会含有一定量的SiO2和Fe2O3以及少量的MgO、TiO2、SO2、K2O和Na2O等成分。由于原料和生产方法的不同，Al2O3的含量在35~80%之间。

Al2O3是保证生成铝酸盐矿物的基本成分。当Al2O3含量过低时，熟料中将出现C12A7，使水泥快凝，并且强度下降；反之当Al2O3含量过高时，熟料中形成过多的CA2，使早期强度下降；CaO也是保证生成铝酸盐矿物的基本成分。当CaO 含量过高时，易形成C12A7，反之当CaO含量过低，会形成大量的CA2；熟料中SiO2含量一般不宜超过10%，因当其含量增加时，C2AS相应增加。SiO2含量在4%~5%时，能促使生料更均匀烧结并加速矿物形成。Fe2O3形成胶凝性能极弱的C2F、CF，会降低水泥的强度，因此含量不宜过高[3]。

(2)铝酸盐水泥的矿物组成

铝酸盐水泥的矿物组成主要包括：铝酸一钙(CaO·Al2O3，简写CA)、二铝酸一钙(CaO·2Al2O3，简写CA2)、七铝酸十二钙(12CaO·7Al2O3，简写C12A7)、铝方柱石(2CaO·Al2O3·SiO2，简写C2AS)和β-硅酸二钙(β-2CaO·SiO2，简写β-C2S)[4]。

CA是铝酸盐水泥中的主要矿物，具有很高的水硬活性，其特点是凝结正常，

硬化迅速，是铝酸盐水泥强度的主要来源。但含量过高，强度发展主要集中在早期。CA的结晶形状与煅烧方法、冷却条件等因素有关。烧结法所得CA多为矩形或不规则板状，粒径5~10μm，密度2.98g/cm3；CA2水化硬化较慢，早期强度低，但后期强度不断提高。CA2若过多，将影响铝酸盐水泥的快硬性能，但水泥的耐热性能可以得到提高。烧结法时CA2通常呈粒状晶体，粒径10~20μm，密度为2.90g/cm3。优质的铝酸盐水泥，其矿物组成一般以CA和CA2为主；C12A7晶体结构中铝和钙的配位极不规则，结构具有大量空洞，使其水化极快，凝结迅速，但强度不高[5]。因此水泥中含有较多的C12A7时，会出现快凝，强度降低，耐热性下降；C2AS在铝酸盐水泥中，由于其晶格离子配位很对称，因此胶凝性能很差，通常呈长方、正方、板状和不规则形状，一般情况下分布比较均匀；CA6为惰性矿物，没有水硬性，但含有矿物CA6后，水泥的耐热性提高。

(3)铝酸盐水泥的水化

铝酸盐水泥的水化过程分为三个阶段：溶解、成核和析出沉淀过程。

第一阶段，溶解：水泥在水溶液中溶解，接着由于水泥颗粒表面的羟基化的反应而释放出钙离子和铝离子，这时会产生少量的凝胶状的水化产物，随着溶解反应的继续进行，钙离子和铝离子的浓度增加直到达到其在水溶液中的饱和浓度；

第二阶段，成核：在溶解结束后，整个反应就进入了以获得晶体尺寸和数量为主的成核过程；

第三阶段，析出沉淀：成核过程结束，会发生较为迅速和剧烈的水化产物

的析出沉淀过程。从物理学角度来看，这个过程也可以概括为水化形成的大量水化产物互锁或结合在一起从而提供机械强度的过程。而此水化反应的动力就是来自于形成的水化产物的溶解能力低于尚未水化的水泥颗粒的溶解能力[6]。

硅酸盐水泥水化是从水泥颗粒的外部开始，逐渐向部发展，因此已经水化的矿物会在未水化的颗粒表面形成一层坚硬的壳，阻止水与颗粒部的水泥接触，使水化不能正常进行，必须冲破这层坚硬的壳的阻碍之后，新的水化反应才能开始，这也是为什么硅酸盐水泥的水化速度相对较慢的原因。而铝酸盐水泥的水化过程与硅酸盐水泥水化过程的最大不同在于，铝酸盐水泥的水化过程是伴随着CA的溶解同时进行的，不存在像硅酸盐水泥那样的阻碍壳，因此铝酸盐水泥的水化速度非常得快。

CA是铝酸盐水泥的主要矿物，铝酸盐水泥的水化在很大程度上取决于CA 的水化以及水化产物的结晶状况，晶体结构中铝和钙的配位极不规则，水化速度极快。CA2水化速度较慢，C12A7晶体结构中铝和钙的配位极不规则，结构具有大量空洞，使其水化极快，凝结迅速，但强度不高[7]。

1.1.3铝酸盐水泥的应用现状

由于铝酸盐水泥凝结硬化速度快，1d强度可达最高强度的80%以上，故广泛应用于工期紧急的工程，如国防、道路和特殊抢修工程等；铝酸盐水泥水化热大，且放热量集中，1d放出的水化热为总量的70%~80%，使混凝土部温度上升较高，即使在-10℃下施工，铝酸盐水泥也能很快凝结硬化，