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水泥矿物组成对性能影响的研究

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:硅酸盐水泥性能与其熟料中的矿物成分有关,从氧化物的组成难以判断。四种矿物成分对水泥性能影响的差异主要表现在水化热和强度两方面。硅酸盐水泥的水化反应是放热反应,表5-7和表5-8分别列出了不同水化龄期各矿物的水化热和强度。近年来我国水泥科学工作者的研究结果也取得类似的结果,以C4AF为代表组成的铁相固溶体是一种水化活性很好的熟料矿物成分。

水泥矿物组成对性能影响的研究

硅酸水泥熟料中的主要氧化物是CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3,总量在95%左右,其他氧化物 [如TiO2、MgO、Na2O(K2O)、P2O5、SO3等]的量很少。几种主要氧化物在熟料形成过程中相互作用,生成四种主要水泥熟料矿物:硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙 (C2S)、铝酸三钙 (C3A)和铁铝酸四钙(C4AF)。硅酸盐水泥性能与其熟料中的矿物成分有关,从氧化物的组成难以判断。

(1)硅酸三钙 (C3S)。在水泥熟料中C3S的含量一般在50%左右,有时高达60%,常有少量异离子(Al、Mg等)固溶在C3S中,所以对熟料中的C3S称为阿利特矿。硅酸三钙遇水后很快水化、凝结并产生强度,对水泥凝结和早期强度起关键作用,对后期也有较好的影响。

(2)硅酸二钙(C2S)。在水泥熟料中的C2S也会固溶少量其他的离子,而把它称为贝利特。熟料中贝利特一般在20%~25%左右,贝利特水化较慢,至28d龄期水化约20%左右,凝结硬化也缓慢,早期强度较低,但28d以后,强度仍能较好增长。

(3)铝酸三钙 (C3A)。在水泥熟料中常常以玻璃体状态存在,约有6%~8%,C3A遇水立即反应,并伴随放出大量的热,且即刻凝结,但强度不高,所以制备水泥时,为延缓C3A凝结时间需要加入石膏

(4)铁铝酸四钙 (C4AF)。C4AF中也固溶有Mg2+、Si4+、K+、Na+等离子,所以称为才利特。C4AF密度达3.77,水化速度仅次于C3S,同时强度仍可继续发展,在水化反应中放热量低,具有较好的耐化学介质腐蚀、抗冲击性能。

四种矿物成分对水泥性能影响的差异主要表现在水化热和强度两方面。硅酸盐水泥的水化反应是放热反应,表5-7和表5-8分别列出了不同水化龄期各矿物的水化热和强度。(www.xing528.com)

表5-7 熟料矿物的水化热(cal/g)

注 1cal=4.1868J。

表5-8 单矿物浆体的抗压强度(MPa)

表5-7数据表明:在四种矿物中C2S的水化热最低,C3A的水化热最高,C3S和C4AF的水化热居中。表5-8的数据说明:C4AF的强度不论是早期或是后期都很高,180d已接近C3S的强度,365d甚至超过了C3S。近年来我国水泥科学工作者的研究结果也取得类似的结果,以C4AF为代表组成的铁相固溶体是一种水化活性很好的熟料矿物成分。

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