李淵

摘 要：本文結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)的實際情況，運用含有較高氧化鐵含量的低品位礬土，在實驗室中以不同的氧化鐵含量和燒結(jié)溫度來探索其對水泥物理性能和水化性能的影響，從而為企業(yè)的生產(chǎn)提供參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：硫鋁酸鹽水泥 氧化鐵 物理性能 結(jié)合水含量

1.實驗

1 . 1原材料

實驗的原材料為礬土、石膏和石灰石，用分析純的Fe2O3來做鐵質(zhì)校正原料，通過化學(xué)分析可以得到各組份的化學(xué)成分，見表1。

1 . 2配料計算

配料計算所遵循的規(guī)律是物料平衡。同硅酸鹽水泥類似，硫鋁酸鹽水泥的三個率值分別是，堿度系數(shù)Cm、鋁硅比N和鋁硫比P，生產(chǎn)中控制三個率值的范圍一般為Cm≤1，P≤3.82。依次通過調(diào)整鐵質(zhì)校正原料的含量來控制各熟料的成分。

1.3燒結(jié)和配制

稱取一定比例的原材料均勻混合，加入適量的水?dāng)嚢?，?0KN的壓力下成型為φ30mm，高度為10mm的圓形試樣。試樣放入105℃的烘箱中4h，接著在硅鉬棒電爐中燒結(jié)，煅燒溫度為1200℃、1300℃和1400℃，升溫速率是5℃/min，保溫80min，取出在空氣中急冷得到熟料。摻加10%的石膏與熟料共同粉磨，研磨到細度通過0.080mm方孔篩，篩余為5%，可制得水泥。

1 . 4性能檢測和分析方法

抗壓強度實驗水灰比為0.33，成型成20mm×20mm×20mm的立方體試塊，6h后脫模，然后在標準條件下養(yǎng)護，分別測定1、3、7和28d的強度。試樣水化程度用結(jié)合水含量來表征。采用D/max-RB型X射線衍射儀對水泥的水化產(chǎn)物進行分析；用JSM-5610LV型SEM透射電鏡對水化試樣進行分析。

2.結(jié)果與討論

2 . 1水泥物理性能

對不同組份和不同溫度燒結(jié)下的水泥進行凝結(jié)時間和力學(xué)性能實驗，結(jié)果如表2所示。

表2分析可知，不同的組份和煅燒溫度對水泥的性能有很大的影響。A和B組中，低溫?zé)Y(jié)下的初、終凝時間都非常短，出現(xiàn)促凝現(xiàn)象，為10min和15min，在實際的生產(chǎn)中要避免這種情況的發(fā)生，高溫?zé)Y(jié)下的水泥凝結(jié)時間正常；C和D組中，水泥中的雜質(zhì)礦物被分解和轉(zhuǎn)化，使得凝結(jié)時間符合實際生產(chǎn)，為20min和100min。

2 . 2結(jié)合水含量

不同氧化鐵含量和燒結(jié)溫度對水泥各齡期結(jié)合水含量的影響如圖1所示。

圖1是各齡期下不同組份的結(jié)合水含量，隨著水泥齡期的延長，結(jié)合水含量逐漸增加，水化反應(yīng)持續(xù)進行。A和B組中，低溫組份中的結(jié)合水含量增加幅度遠小于高溫組份，水化程度降低，這與強度的發(fā)揮相吻合；C和D組中，低溫組份的結(jié)合水含量明顯高于前兩組，雜質(zhì)礦物消失，水化速率上升。從A到D組，隨著氧化鐵含量的增加，結(jié)合水含量緩慢減小，水化速度降低，和上述強度的變化規(guī)律相同。隨著氧化鐵含量的上升，更容易形成配位數(shù)較少的低鋁鐵相，其相鄰原子之間的鍵長變短，鍵能增強，水化速度變慢，結(jié)合水含量呈下降趨勢。

2.3微觀分析

3.結(jié)語

（1）低溫?zé)Y(jié)下，低氧化鐵含量的水泥出現(xiàn)促凝現(xiàn)象，高氧化鐵含量的水泥凝結(jié)時間正常。高溫?zé)Y(jié)時各組份水泥凝結(jié)時間大致相同。

（2）低溫?zé)Y(jié)下，低氧化鐵含量的水泥前期抗壓強度較低，后期幾乎不增長，高氧化鐵含量的水泥前期與后期的抗壓強度發(fā)展較好。高溫組份水泥各齡期的抗壓強度發(fā)展良好，當(dāng)氧化鐵含量為8%時，抗壓強度達到最大值，礦物組成比例適宜。

（3）結(jié)合水含量隨著氧化鐵含量的增加而減小，水化速度降低。水泥水化后的產(chǎn)物是AFt、鋁膠和鐵膠，以及少量的Ca（OH）2和C-S-H等相互膠結(jié)在一起，共同構(gòu)建了水泥石的空間結(jié)構(gòu)。

參考文獻：

[1]王燕謀，蘇慕珍，張量.硫鋁酸鹽水泥[M].北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社.1999.

[2]郭勇，蘇慕珍，鄧君安，王燕謀.鐵鋁酸鹽水泥中鐵相水化特征的研究[J].硅酸鹽學(xué)報，1989（08）：296-301.