铝酸盐水泥要点课件.ppt

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1、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,2022/12/19/0

2、8:06:30,2022/12/19/08:06:30,三、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

3、：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M

4、gO 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

5、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+1

6、0H2OCAH10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CAH1

7、0 、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

8、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% Al

9、2O3 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

10、,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

11、.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

12、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7

13、25825925,2022/12/19/08:06:30,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

14、,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

15、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

16、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

17、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

18、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

19、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

20、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）CaS

21、O4（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/

22、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。,