铝酸盐水泥要点课件.ppt

2022/12/19/08:06:30,胶凝材料学,2022/12/19/08:06:30,第三章 水泥,各类水泥构成世界上第二大产品（按重量）；大多数人的生活依赖于各类水泥的性能；污染的控制取得明显进步，粉尘排放降低到0.2-0.3g/kg水泥；,2022/12/19/08:06:30,一、水泥的特点 水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度，形成具有堆聚结构的人造石材。二、水泥适用范围 不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。三、水泥的分类,第一节 绪论,2022/12/19/08:06:30,2022/12/19/08:06:30,三、水泥的分类（一）按用途和性能分,2022/12/19/08:06:30,（二）按主要水硬性物质分,2022/12/19/08:06:30,铝酸盐水泥,2022/12/19/08:06:30,以矾土、含铝废渣、工业氧化铝等为主要原料，烧制而成的以铝酸盐矿物或复合矿物为基本组成的水泥。分类：铝酸盐水泥（含以前的高铝水泥）快硬高强铝酸盐水泥、低钙铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥,2022/12/19/08:06:30,第一节：铝酸盐水泥（矾土水泥）,原料：石灰石矾土（或工业氧化铝）烧结熔融粉磨一、化学组成和矿物组成主要矿物：CA铝酸一钙CA2二铝酸一钙等,2022/12/19/08:06:30,主要品种,CA-50、CA60、CA-70、CA-80快硬高强及特快硬调凝铝酸盐水泥,化学组成：Al2O3 CaO SiO2 Fe2O3 TiO2 MgO 其他,2022/12/19/08:06:30,化学成分对水泥性能的影响,Al2O336%55% 含量低C12A7 高2 CA6CaO32%42%高C12A7低2 SiO29%4%5%均匀烧结多C2AS增加 Fe2O3 3.0% CF C2F 胶凝性弱熔融法： Fe2O3 降低液相温度小于15%，烧结法时4%易生烧TiO2 3.0% CaOTiO2惰性矿物控制4%以下MgO 2.0% MgOAlO惰性矿物控制2%以下其他碱降低熔融温度，超过0.5%快凝强度下降P2O5 大于1%强度下降,2022/12/19/08:06:30,2022/12/19/08:06:30,高铝水泥的矿物组成,矿物组成CA CA2 C12A7 C2AS CA6少量C2S CF C2F MgOAl2O3 2CaOMgO2SiO2 CaOTiO2）,2022/12/19/08:06:30,熟料矿物的性能,凝结正常，硬化迅速，为铝酸盐水泥强度的主要来源含量高，早期强度高，后期增进少（主要矿物）2凝结硬化慢，早期强度较低，后期强度高。含量高影响快凝，但可提高耐火性127水化极快、凝结迅速而强度不高C2AS（铝方柱石）水化慢，水硬性差CA6没有水硬性，但耐火性好。,2022/12/19/08:06:30,二、生产方法：,（1）熔融法:设备：电炉、高炉、化铁炉13001400熔融水泥和生铁（分层）不需细磨和预先混合，可用低品位原料热耗高，熟料硬，难磨（2）烧结法：设备：回转窑或立窑特点：烧成温度范围窄，不易控制；易过烧或生烧需细磨和预先混合，需用高品位原料热耗低，熟料易磨冷却：慢冷熟料粉磨时不掺石膏细度：80m 筛余小于10%,2022/12/19/08:06:30,三、高铝水泥的水化和硬化,（1）水化（水化快）1.CA的水化其水化生成物随环境温度而发生变化当温度低于20时 CA+10H2OCAH10当温度为2030时 2CA+11H2OC2AH8+AH3当温度高于30时 3CA+12H2OC3AH6 +AH3,水化铝酸钙,水化铝酸二钙氢氧化铝凝胶,水化铝酸三钙氢氧化铝凝胶,2022/12/19/08:06:30,2.CA2的水化其水化生成物随环境温度而发生变化当温度低于20时 2CA2+aq2CAH10+2AH3当温度为2030时 2CA2+aqC2AH8+3AH3当温度高于30时 3CA2+aqC3AH6 +5AH5,水化铝酸钙氢氧化铝凝胶,水化铝酸二钙氢氧化铝凝胶,水化铝酸三钙氢氧化铝凝胶,区别？,2022/12/19/08:06:30,（2）硬化,水化产物CAH10 、C2AH8为针状或板状晶体（六方晶系），能相互交织成坚固的结晶合生体，使水泥石获得很高的强度；析出的氢氧化铝凝胶难溶于水，填充于晶体骨架的空隙中，形成致密的结构。经57d后，水化产物基本反应完毕，因此，高铝水泥的早期强度增长很快，强度很高，但后期强度增加不明显。经过12年，温热强度下降？,2022/12/19/08:06:30,晶体的转化,CAH10 、C2AH8 C3AH6 当温度高于30C时，转化为水化铝酸三钙（C3AH6）、氢氧化铝凝胶（AH3），析出游离水，增大了孔隙体积，同时由于C3AH6晶体本身缺陷多、强度较低、晶体间的结合较差，因而明显降低水泥石的强度。 。因而铝酸盐水泥不宜在高于30的条件下养护。结晶水含量的比较 CAH10 1CaO 10H2O C2AH8 2CaO 8H2O C3AH6 3CaO 6H2O,2022/12/19/08:06:30,2022/12/19/08:06:30,四、生产铝酸盐水泥的主要原料,一、原料：矾土石灰石、工业氧化铝矾土主要化学成分：Al2O3（主要）SiO2 Fe2O3 TiO2 碳酸盐等结构：层状层与层间质量有波动主要矿物： Al2O3H2O一水硬铝石水铝石波美石 Al2O33H2O 三水铝石水铝土矾土我国Al2O3H2O 和Al2O32 SiO2 2H2O 高岭石质量评定：A/S质量系数比值大，质量好SiO210% Al2O3 70% TiO2 5% Fe2O3 1.5% A/S 7石灰石：较纯 CaO52% SiO21%MgO 2%,2022/12/19/08:06:30,五、高铝水泥生产控制系数,控制熟料中各主要矿物的含量1、铝酸盐硬度系数Am2、铝硅比系数A/S3、铝钙比系数A/C,2022/12/19/08:06:30,1、铝酸盐硬度系数Am,Am越高CA越多 CA2越少Am越小CA越小 CA2越多Am 1 只有CA 没有CA2Am 0.5只有CA2 没有CA生产普通高铝水泥时Am 0.75快硬高强矾土水泥Am 0.70.8低钙铝酸盐耐火水泥Am0.550.65,2022/12/19/08:06:30,2、铝硅比系数A/SA/S高熟料耐火度高强度也高3、铝钙比系数A/CA/C高水泥凝结硬化慢耐火度高,2022/12/19/08:06:30,六、高铝水泥配料计算,Am A/S选定进行配料计算重油无灰分煤煤灰按无灰分、石灰石矾土设石灰石：矾土x:1,2022/12/19/08:06:30,2022/12/19/08:06:30,七、高铝水泥的性质和应用,一、性质1.质量密度、体积密度、表观密度3200-3250kg/m3 1000-1300kg/m3 1600-2000kg/m32.细度 比表面积不小于240 m2/kg或0.080mm筛余不大于10%。3.凝结时间初凝40min 终凝10h4.强度(3d)强度发展迅速，放热量大，低温也能很好硬化，当高于30 养护，强度剧烈下降。影响因素：温度、水灰比，海水或含CaCl2强度危害，掺加石灰石或粉煤灰，可缓和晶型转化湿度,2022/12/19/08:06:30,表72 铝酸盐水泥的凝结时间,表73 铝酸盐水泥胶砂强度,2022/12/19/08:06:30,5.水化热总量与硅酸盐水泥相近，但放热速度快6.耐蚀性耐硫酸盐和海水侵蚀性能好，当不耐碱7.耐热性 铝酸盐水泥可作为耐热砂浆或耐热混凝土的胶结材料，能耐13001400高温。,2022/12/19/08:06:30,铝酸盐水泥的性能,早强耐热军事工程紧急抢修严寒冬季施工耐热混凝土窑炉内衬自应力水泥和膨胀水泥,2022/12/19/08:06:30,二、应用,1.紧急抢修、抢建工程和需要早期强度的工程2.适用冬季及低温施工3.适用制作耐热和隔热混凝土及砂浆4.适用于含硫酸盐的地下水、矿物水侵蚀的工程5.适用于油井和气井工程6.制成膨胀水泥和自应力水泥不适于于：1.长期承重的结构工程晶体转变引起的强度倒缩；2.大体积工程温度过高引起强度倒缩。3.和硅酸盐水泥混用,2022/12/19/08:06:30,品种：高铝水泥65,Al2O3含量在65%CA2含量增加，少量CA6与高铝水泥相比，凝结时间较慢，早期强度较低，但耐火度较高高铝水泥65标号525625高强高铝水泥65标号725825925,2022/12/19/08:06:30,Secar 71水泥简介及使用特性,纯铝酸钙水泥生产厂商：Lafarge Aluminates(Kernos)生产原料：工业氧化铝+石灰石 生产方法：竖窑或电炉熔融用途：不定形耐火材料（耐火混凝土）,2022/12/19/08:06:30,Secar 71 水泥的基本技术参数,典型值代表的是产品的一般波动范围保证值为质量保证书上的数值。它们是建立在ISO 3951标准之上，质量的可接受水平为2.5%.,化学成分,Fineness 细度,2022/12/19/08:06:30,Secar 71 水泥的基本技术参数: EN 196 砂浆检验,典型值代表的是产品的一般波动范围 保证值为质量保证书上的数值。它们是建立在ISO 3951标准之上，质量的可接受水平为2.5%.,流动值,凝结时间,常温耐压强度,EN 196 砂浆组成: 水泥：450g；国际标准砂：1350g; 水：225g；水灰比=0。5,2022/12/19/08:06:30,Secar 71 的粒度分布,粒度分布曲线,6034122,51,5,D90D75D50D25D10,2022/12/19/08:06:30,水泥的比表面积对浇注料强度发展的影响,试验配方: 硬质耐火粘土骨料 75%/ ，水泥 25% ，温度 20 C,2022/12/19/08:06:30,耐火浇注料根据CaO含量和施工方式的不同分类,CaO 含量,配方原则,5 4 3 2,5 2 1 0,反絮凝体系,施工方式,Self flow自流浇注,Rodding 捣打,Vibration振动,Gunning dry/wet干法/湿法喷涂,2022/12/19/08:06:30,传统的中等水泥浇注料反絮凝浇注料,从应用角度的技术定位,传统的干法喷涂,2022/12/19/08:06:30,提高高温性能 降低SiO2含量 高温相为CA6,提高高温性能 降低CaO含量高温相为A3S2莫来石相,从浇注料产品的矿物相组成的角度定位,C=CaO A= Al2O3 S = SiO2,C - A - S,标准低水泥浇注料,C - A,A - S,Secar 713%加入量,Secar 715% 加入量,纯氧化铝低水泥浇注料,超低水泥浇注料,Secar 71 在两种体系中均可以表现出优良性能,2022/12/19/08:06:30,7.2快硬高强铝酸盐水泥,熟料石膏初凝时间25min终凝3h标号：625725825925早期强度高，后期强度增加,2022/12/19/08:06:30,7.3特快硬调凝铝酸盐水泥,CA为主的熟料，石膏和促硬剂初凝2min 终凝10min强度标号：以2h抗压强度确定225抢修抢建堵漏喷射、低温施工,2022/12/19/08:06:30,7.4 快硬氟铝酸盐水泥,以矾土、石灰石、萤石（或再加石膏）经配料煅烧得到的以氟铝酸钙（C11A7CaF2）为主要矿物的熟料，再与石膏一起磨细而成的水泥为快硬氟铝酸盐水泥。,2022/12/19/08:06:30,1、快硬氟铝酸盐水泥矿物组成主要矿物为氟铝酸钙、阿利特、贝利特和铁铝酸钙固溶体。2、快硬氟铝酸盐水泥配料 先设计水泥熟料的矿物组成，然后计算出熟料的化学成分，再用试配法进行配料。,2022/12/19/08:06:30,3、快硬氟铝酸盐水泥生产工艺 烧成温度一般控制在12501350，火焰温度控制在13501400，温度过高，易结大块，易结圈；温度过低，容易产生生烧。熟料要求急冷。水泥粉磨细度要求较高，一般比表面积控制在500600m2/kg。 4、快硬氟铝酸盐水泥性能与用途 快硬氟铝酸盐水泥凝结很快，硬化很快。快硬氟铝酸盐水泥可用于抢修工程，用作喷锚用的喷射水泥。由于其水化产物钙矾石在高温迅速脱水分解，它可用作铸造业用的型砂水泥。,2022/12/19/08:06:30,7.5 快硬铁铝酸盐水泥,以适当成分的生料，经煅烧所得以铁相、无水硫铝酸钙和硅酸钙为主要矿物的熟料，加入适量石灰石和石膏，磨细制成的早期强度高的水硬性胶凝材料。,2022/12/19/08:06:30,2、快硬铁铝酸盐水泥生产工艺 （1）熟料的化学成分及矿物组成主要化学成分分为CaO、Al2O3、Fe2O3、SiO2、SO3，主要矿物为C4A3、-C2S、C4AF。（2）原料、燃料配料采用三组分配料：石灰石、铁矾土、石膏。（3）煅烧煅烧设备为回转窑。烧成温度一般为12501350，。（4）粉磨在水泥粉磨过程中，比表面积应控制在350m2/kg以上，一般为350400m2/kg的范围。,2022/12/19/08:06:30,3、快硬铁铝酸盐水泥的特性和用途 （1）早强高强。 （2）抗冻性。 （3）耐蚀性能好。 （4）高抗渗性能。快硬铁铝酸盐水泥适合于冬季施工工程、抢修工程、配制喷射混凝土及生产预制构件等。,2022/12/19/08:06:30,8.2 快硬硫铝酸盐水泥,以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，加入适量石膏和010%的石灰石，磨细制成的早期强度高的水硬性胶凝材料，称为快硬硫铝酸盐水泥，代号RSAC。快硬硫铝酸盐水泥的标号以3d抗压强度表示，分425、525、625、725四个标号。,2022/12/19/08:06:30,2、快硬硫铝酸盐水泥生产工艺 原料。铝质原料（矾土）、石灰质原料（石灰石）和石膏。要求石灰石中CaO52%。MgO1.5%；矾土中Al2O350%65%，SiO225%；二水石膏SO338%，MgO3%，也可以使用相应质量的无水石膏。,2022/12/19/08:06:30,熟料的组成与率值 熟料矿物： 无水硫铝酸钙（CaOAl2O3）CaSO4（简写为C4A3）和硅酸二钙-C2S为主，还有少量的CaSO4、钙钛矿（CT）和含铁相等。 熟料的化学组成：CaO40%44%，Al2O318%22%，SiO28%12%，Fe2O36%10%，SO312%16%， 相应的矿物组成：C4A336%44%，-C2S23%34%，C2F10%27%，CaSO44%17%。,2022/12/19/08:06:30,煅烧 生产C4A3-C2S型水泥熟料，一般采用干法回转窑生产，也可以用立窑生产。生料细度控制在0.080mm方孔筛筛余10%。熟料煅烧温度为12501350，不宜超过1400，否则CaSO4分解，C4A3也分解。,2022/12/19/08:06:30,水化 C4A3和石膏形成钙矾石和Al（OH）3凝胶，石膏量少时，后来生成低硫型硫铝酸钙。由于较低温度形成的C2S水化较快，生成C-S-H凝胶，而AH3和C-S-H凝胶填充在水化硫铝酸钙之间，加固和致密水泥石的结构，故水泥早期强度高。改变水泥中石膏的掺入量，可以制得快硬不收缩、微膨胀、膨胀和自应力水泥。,2022/12/19/08:06:30,3、快硬硫铝酸盐水泥性能和用途 C4A3-C2S型水泥的初凝时间0.51h，终凝时间11.5h；长期强度稳定，并有所增长。低温性能较好，气温在-5以上时，不必采取任何特殊措施，就可以正常施工。 可用于紧急抢修工程，如接缝、堵漏、锚喷、抢修飞机跑道、公路等，适合于冬季施工工程、地下工程、配制膨胀水泥和自应力水泥以及玻璃纤维砂浆等，但不适应于在100以上环境下使用。,2022/12/19/08:06:30,情景作业,20人分二组，每组10人。第一组（正方）：铝酸盐水泥在耐火浇注料中的重要地位；第二组（反方）：铝酸盐水泥对耐火浇注料的不利影响。要求：1每组做30页以上PPT，课堂上展示；2 展示完后，另一组第位组员对PPT提问，同时展示组的每位成员需作答。3 PPT主要由数据和图，及少量文字构成。,