高硅酸三鈣硅酸鹽水泥熟料組成及性能的研究

王宏火

高硅酸三鈣硅酸鹽水泥熟料組成及性能的研究

王宏火

江西現代技師學院 江西南昌 330029

在本研究當中設計了一種新型的水泥熟料，該種水泥熟料的石灰飽和系數是0.98，硅酸率是2.4，鋁率也是2.4。并對摻雜了質量分數是1%的氧化銅的生料分別在不同的溫度下保溫三十分鐘燒結樣的礦物相以及礦物形貌及其性能進行了較為詳細的研究。

硅酸三鈣；水泥熟料；粉煤灰

一、實驗

（一）原材料

石灰石、黏土、粉煤灰以及鐵粉具體的化學組成見表1，其中氧化銅是分析純。

表1 原材料的化學組成

（二）方法

首先要將各種粉料按照事先設計的比例進行陪料，然后將配好的料放入剛玉球罐當中，在這里面混合兩個小時，時間到后，去除配料并加入適量的蒸餾水，之后需要在直徑是25mm×40mm的自制的銅模當中手工壓制成型并進行烘干；接著需要把材料放入1600攝氏度的硅鉬高溫爐當中加熱，一直加熱到事先設定的溫度，并且保溫半個小時之后取出來，并且在空氣當中進行急冷直到恢復到室溫，使其破碎之后，再加入55%的石膏，并且和材料一起磨碎至比表面積為350平方米每克，進而制得水泥，最后把制得的水泥放入干燥的容器當中進行密封保存的以備以后的使用。

二、高硅酸三鈣熟料的燒成

（一）熟料組成的設計

高硅酸三鈣的高是指硅酸三鈣的含量可以達到70%以上，這樣做的目的是想突破傳統的硅酸鹽水泥組成的范圍，從而增加水泥當中混合材料的含量，綜合以上的因素，選擇LH作為0.98的研究對象。與此同時，我們又考慮到C3A是一種快硬型的礦物，所以，選擇的IM是比較高的，它們分別為1.6、2.0、2.4。硅率可以用來反應硅酸鹽礦物和溶劑型性的礦物的比例，硅率較低時，高硅酸三鈣熟料的形成的成功的概率就越大，因此我們選擇了較低的硅率作為實驗值它們分別是1.6、2.0、2.4。另外，在實驗中，我們還選擇了一組KH、SM、IM分別俄文 0.88、2.5、1.6的生料樣作為參比樣。

（二）高硅酸三鈣熟料的燒成

針對高硅酸三鈣熟料的燒成，我們對不同煅燒溫度下的燒結樣的f——CaO的變化進行了研究，實驗表明，在1450攝氏度并且保溫30分鐘的條件下，高硅酸三鈣熟料可以更好的形成，并且氧化銅對水泥生料的煅燒的促進作用是非常顯著的；對于不同溫度下的熟料礦物的形成研究說明高硅酸三鈣熟料在加入少量的氧化銅之后，能夠完全在1450攝氏度并且保溫三十分鐘后完成燒結的；在研究高硅酸三鈣熟料礦物的顯微形貌時，我們發現在1450攝氏度保溫三十分鐘的條件下，高硅酸三鈣熟料可以很好的進行燒制并且我們發現，氧化銅的加入可以使高硅酸三鈣熟料可以在傳統的水泥燒制條件下燒制成功。經過充足的實驗可以說明，當高硅酸三鈣熟料的含量大于73%的時候，可以在傳統的硅酸鹽水泥熟料的煅燒溫度下制成。

三、水泥性能

將上文中提到的熟料加入50%的粉煤灰和5%的石膏后進行研磨，一直研磨到比表面積為350平方米每克，同時使用該熟料中加入5%的石膏來制取硅酸鹽水泥的式樣，并測試了水泥的性能。通過測試發現，雖然水泥當中加入了高達50%的粉煤灰，但是水泥的性能依然是非常高的，可以達到GB1344——1999、強度等級為32.5的粉煤灰水泥的技術要求，這項實驗表明這種水泥熟料有加入工業廢渣的可能性。

四、分析與討論

（一）高硅酸三鈣熟料組成特點

表2 高硅酸三鈣熟料的組成

表2當中列出了高硅酸三鈣熟料的化學組成以及礦物組成的計算值，還有率值和典型的傳統硅酸鹽水泥熟料的組成，由表可以得出高硅酸三鈣熟料和傳統的硅酸熟料相比較，這兩者的化學組成是比較相近的，但是礦物的組成卻是差距比較大的。

（二）高硅酸三鈣熟料燒成的溫度范圍

經實驗可得高硅酸三鈣熟料在1350攝氏度的時候已經比較明顯的形成了比較多的硅酸三鈣，經過進一步的研究，我們可以發現，高硅酸三鈣熟料的燒成溫度和傳統的硅酸鹽水泥熟料幾乎是一樣的，當然，加入氧化銅也是為了保證高硅酸三鈣熟料在傳統的水泥燒制溫度下進行燒制成功。

五、總結

在本研究當中，設計了一種KH、SM以及IM分別為0.98、2.4、2.4的新型的硅酸鹽類的水泥的組成，在這種水泥當中加入占生料質量分數為1%的氧化銅，氧化銅在這里作為煅燒的促進劑，在1450攝氏度并且保溫三十分鐘這樣的條件之下，成功燒制出了高硅酸三鈣鹽酸水泥熟料該水泥熟料當中硅酸三鈣含量高達73.37%。當在這種熟料當中加入50%的粉煤灰以及5%的石膏之后，就可以制得水泥，這種水泥的性能大大提高，在強度方面符合強度等級為32.5的粉煤灰水泥的要求，這樣的制備方法使粉煤灰的大量生產有了比較有效的途徑。

［1］蘇達根，楊東生，黃其秀.稀土對熟料礦物形成的影響［J］.硅酸鹽通報，1998，17，（5）：18-22。

［2］陳偉民，樓宗漢.氟硫存在條件下過渡礦物生成規律和促進硅酸三鈣形成的研究［J］.硅酸鹽學報，1997，25，（6）：651-656.