维普资讯 http://www.cqvip.com 第２９卷２期 ２００６年４月 安徽师范大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） ＶＯ１．２９ Ｎ（）．２ Ａｐｒ．２ ０ ０ ６ 利用工业原料合成阿利特一硫铝酸钡钙水泥及其性能研究 沈业青 一， 芦令超 ， 常 钧 ， 于丽波 ， 王传平 ， 程 新 （１．安徽师范大学化学与材料科学学院，安徽芜湖２４１０００；２．济南大学材料科学与一ｆ 程学院，山东济南２５００２２） 摘 要：应用前期研究获得的熟料最佳组成，利用工业原料合成阿利特一硫铝酸钡钙水泥熟料，研究了原料 中不同ＭｇＯ含量对熟料ｆ—ＣａＯ及水泥后期力学性能的影响，研究结果表明：利用工业原料能够合成阿利特 硫铝酸钡钙水泥；随着原料中ＭｇＯ含量的增加，熟料ｆ—ＣａＯ含量增加，水泥后期力学性能降低；中等ＭｇＯ 含量的阿利特一硫铝酸钡钙水泥ｌｄ、３ｄ和２８ｄ龄期标准砂浆抗压强度分别达到１３．５、３４．９和６１．１ⅣＩＰａ．借 助于ｘＲＤ和ＳＥＭ—ＥＤＳ等分析测试手段，对该水泥熟料的组成、结构及性能进行了研究． 关键词：阿利特；硫铝酸钡钙；ｆ—ＣａＯ；力学性能 中图分类号：ＴＱ１７２．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—２４４３（２００６）０２—０１５１—０３ 通过高温矿相反应的途径成功合成了阿利特一硫铝酸钡钙水泥熟料Ｌ１ Ｊ，前期利用分析纯化学试剂研 究了熟料最佳矿物组成与煅烧条件 研究其性能． １．１实验设计 ］，本文在此基础上利用工业原料合成阿利特一硫铝酸钡钙水泥，并 熟料组成按照前期优化选择的组成，即６％硫铝酸钡钙和９４％硅酸盐水泥熟料，其中硅酸盐水泥熟料的 率值：硅率为２．５，铝率为１．５，石灰饱和系数为０．９２．根据该组成，采用工业原料合成阿利特一硫铝酸钡钙 水泥，研究其性能．实验方案及结果见表１． 表１ 阿利特一硫铝酸钡钙水泥标准砂浆强度 １．２原料及实验方法 １．２．１ 原料分别使用工业原料和分析纯化学试剂为原料，工业原料主要有不同ＭｇＯ含量的石灰石（标 号为ｌ、２和３）、粘土、铁矿石、重晶石尾矿钡渣、铝土矿、萤石和石膏，分析纯化学试剂原料主要有ＣａＣＯ 、 ＳｉＯ２、 ２Ｏ３、Ｆ ２Ｏ３、ＢａＳＯ４、ＢａＣＯ３、ＣａＳＯ４和ＣａＦ２等，各原料磨细，细度通过２００目筛． １．２，２ 实验方法 熟料与水泥制备：准确称量各原料，加适量水压制成 ６０×１０ｍｍ的斌饼，在１３８０℃煅 烧，保温ｌｈ，迅速冷却，破碎后加入５％的石膏，磨细制得水泥． 试体成型与养护：按照ＧＢ／Ｔ １７６７１—１９９９水泥胶砂强度检验方法（ＩＳＯ法）实验． 组成与结构分析：用日本理学Ｄ／ｍａｘ—Ｒａ型ｘ射线衍射仪测定熟料组成，用日立Ｓ一２５００型扫描电子显 微镜和牛津Ｌｉｎｋ ＩＳＩＳ一３０型能谱仪分析熟料矿物形貌与组成． １．３力学性能分析 表１列出了阿利特一硫铝酸钡钙水泥标准砂浆强度、ｆ—Ｃａ（）及熟料中ＭｇＯ含量．编号Ｃｇ、Ｂｇ、Ｄｍ和Ｆｘ 收稿日期：２００５—１Ｏ一２Ｏ 基金项目：国家“９７３”计划（２００１ＣＢ６１０７０１）；国家“８６３”计划（２００３ＡＡ３３２０５０）；【ｌＩ东省自然科学基金（Ｙ２００３Ｆ０２） 作者简介：沈业青（１９７６一），男，安徽六安人，助教，硕士；通讯作者：程新（１９６３一），男，教授，博导． 维普资讯 http://www.cqvip.com １５２ 安徽师范大学学报（自然科学版） ２００６年 分另Ⅱ表示利用石灰石１、石灰石２、石灰石３和分析纯原料煅烧的阿利特一硫铝酸钡钙水泥．从表１可以看 出，不同石灰石原料煅烧的阿利特一硫铝酸钡钙水泥其性能有所差别，与济南山水集团新型干法旋窑生产的 水泥熟料（编号为Ｓｈｋ）相比，早期力学性能提高，后期力学性能相近，达到了硫铝酸钡钙矿物复合增强硅酸 盐水泥的目的． １．４ ＭｇＯ对熟料组成及水泥力学性能的影响 从表１可以看出，采用不同类型石灰石原料其ＭｇＯ含量不同，熟料的ｆ－ＣａＯ含量也不同，随着ＭｇＯ含 量增加，ｆ－ＣａＯ含量增加，采用分析纯化学试剂为原料煅烧的熟料中ＭｇＯ含量为０，对应的熟料中ｆ－ＣａＯ的 含量较低，当熟料中ＭｇＯ含量达最高４．４％时，熟料中ｆ—ＣａＯ的数值也达到最高４．５％．可以推断，熟料中高 含量的ＭｇＯ会阻碍有效矿物的形成，大量ｆ—ＣａＯ的出现预示着熟料固相反应不充分，熟料组成中阿利特含 量偏低，影响水泥后期力学性能发挥，由表１可以看出，含有ｆ－ＣａＯ较多的水泥熟料其后期力学性能都较低， 说明了高含量ＭｇＯ对高胶凝性矿物的形成起到一定的阻碍作用，影响水泥后期力学性能的发挥． １．５熟料的ＸＲＤ分析 图１是利用工业原料煅烧的阿利特一硫铝酸钡钙水泥熟料的ＸＲＤ图谱，图中显示有较为明显的硫铝酸 钡钙矿物、阿利特矿物和贝利特矿物的衍射峰．另外，还可以发现，随着熟料中ＭｇＯ衍射峰的增强，ｆ－ＣａＯ的 衍射峰逐渐增强，这与熟料中ＭｇＯ的存在有关，所以，要制备性能良好的高胶凝性阿利特一硫铝酸钡钙水 泥，应设法控制原料中ＭｇＯ的含量． ●Ｃ２７５Ｂ１ ２５Ａ３Ｓ■Ｃ３Ｓ Ｖ Ｃ４ＡＦ▲Ｃ３Ａ◆Ｃ２Ｓ◇ＭｇＯ口ＣａＯ ．Ｂｇ 图１ 利用工业原料煅烧的水泥熟料ＸＲＤ图谱 １．６ 熟料ＳＥＭ．ＥＤＳ分析 图２是阿利特和硫铝酸钡钙矿物共生共存的ＳＥＭ—ＥＤＳ分析．从图２可以看出，利用工业原料能够煅 烧阿利特一硫铝酸钡钙水泥熟料，这两种矿物能存在于同一熟料体系中，阿利特矿物尺寸较大．硫铝酸钡钙 矿物尺寸较小，呈颗粒状，晶界较为模糊，且表面有熔体包裹．需要说明的是图２中“Ｐｏｉｎｔ ３”处能谱分析化学 成分较为复杂，没有列出其ＥＤＳ分析． １．７ 结论 １．利用工业原料能够合成阿利特一硫铝酸钡钙水泥熟料． ２．熟料中较高含量ＭｇＯ导致游离氧化钙的含量增加，进而影响水泥后期力学性能． ３．利用低镁原料煅烧Ｄｍ号阿利特一硫铝酸钡钙水泥１ｄ、３ｄ和２８ｄ龄期标准砂浆抗压强度分别是１３．５、 ３４．９＊ｎ ６１．１ＭＰａ，展现良好的早期性能和稳定发展的后期力学性能． 参考文献： ［１］ＣＨＥＮＧ Ｘｉｎ．ＣＨＡＮＧ Ｊｕｎ，Ｌｕ Ｌｉｎｇ．ｃｈａｏ．ｅｔ ａ１．Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｂａ．ｂｅａｒｉｎｇ ｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅ ｍｉｎｅｒａｌｓ ａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２９卷第２期 沈业青，芦令超，常 钧，等： 利用工业原料合成阿利特一硫铝酸钡钙水泥及其性能研究 １５３ １ Ｐｏｉｎｔ ｌ ｅａｔ 一一 一 ｊ…ｊ。。 －Ｈ－－１ … — ……： ｂｖ ｕｓｃ ｜ｏ３女 ¨ｅ舶３ ｋｅＶ Ｃ’ Ｐｏｉｎｔ ２ Ｐｏｉｎｔ ４ Ｆｅ ． ．Ｉｃ． 一 … Ｉ． ’ … ．． … …｛…… ｊ…ｊ ４２Ｔ由ａ眦８脚‘ ’ ＩｍＶｆ．ｃｔｓ） ’ ・ … Ｕ Ｓｃ．ｂ ７４８出Ｃ ｅ瞄ｋｅＶｃ２由） ｂＶ 图２ Ｂｇ熟料中阿利特和硫铝酸钡钙ＳＥＭ—ＥＤＳ分析 Ｒｅｓｅａｒｃｈ．２０００，３０（１）：７７—８１． ［２］ ＣＨＡＮＧ Ｊａｎ．ＣＨＥＮＧ Ｘｉｎ，ＬＵ Ｌｉｎｇ—ｃｈａｏ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｕｓｉｎｇ ｂａｒｉｕｍ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｒｅｓｉｄｕｅ ｔｏ ｆｉｒｅ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ．１ｎ：５ｔｈ ＩＳＣＣ，Ｓｈａｎｇｈａｉ：２００２， ２：７８６—７９０． ３３（７）：９００—９０６・ ［３］ 芦令超，常钧，沈业青，等．阿利特一硫铝酸钡钙水泥材料合成与力学性能的研究［Ｊ］硅酸盐学报，２００５，１，常钧，沈业青，等．阿利特一硫铝酸钡钙水泥材料制备技术的研究［Ｊ］．硅酸盐通报，２００４，２３（５）：１６—２０－ ［４］ ￣－＃１１ ２５Ａ３． ［５］ 沈业青，芦令超，常钧，等．ｃ＇７５Ｂｌｃ３Ａ－Ｂ：＿Ｏ３体系熟料组成与性能的研究［Ｊ］．济南大学学报：自然科学版，２００５，ｌ９（１）：ｌ一４ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ Ａｌｉｔｅ—Ｂａ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｃａｌｃｉｕｍ ＳｕｌｐｈＯａｌｕｍｉｎａｔｅ Ｃｅｍｅｎｔ Ｕｓｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｒａｗ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＷＡＮＧ Ｃｈｕａｎ－ｐｉｎｇ ， ＣＨＥＮＧ Ｘｉｎ ＳＨＥＮ Ｙｅ—ｑｉｎｇ 一，ＬＵ Ｌｉｎｇ．ｃｈａｏ２ ＣＨＡＮＧ Ｊｕｎ ， ＹＵ Ｌｉ＿ｂ０２，１０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ａｎｈｕｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｗｕｈｕ ２４ Ｊｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ ２５００２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗａｓ ｔｏ ｐｒｅｐａｒｅ ａｌｉｔｅ—Ｂａ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｌｃｉｕｍ ｓｕｌＤｈ０ａ１ｕｍｉｎａｔｅ ｃｅｍｅｎｔ ｃｌｉｎｋｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｂｅｆｏｒｅ． Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ＭｇＯ ｆｒｏｍ ｒ３ｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｎ ｆ－ＣａＯ ａｎｄ ｌａｔｅｒ ｍｅｃｈａｎｉｃａ１ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｗａｓ ａｌｓｏ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｕｓｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃａｎ ｓｙｎｔｈｅｓ ｚｅ ａｌｉｔｅ－Ｂａ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｌｃｉｕｍ ｓｕｌｐｈｏａ１ｕｍｉｎａｔｅ ｃｅｍｅｎｔ． Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ＭｇＯ ｌｅａｄ ｔｏ ｆ－ＣａＯ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ａｎｄ ｌａｔｅｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｃｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ａｍｏｕｎｔ ＭｇＯ ｈａｓ １３．５、３４．９ ａｎｄ ６１．１ＭＰａ ｓｔａｎｄａｒｄ ｍｏｒｔａｒ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｔ ｌｄ、３ｄ ａｎｄ ２８ｄ ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅｌｐ ｏｆ ＳＥＭ—ＥＤＳ ａｎｄ ＸＲＤ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｌｉｎｋｅｒ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ． Ｋｅｖ ｗｏｒｄｓ：ａｌｉｔｅ；Ｂａ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｌｃｉｕｍ ｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅ；ｆ—ＣａＯ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ
