高硅酸三钙硅酸盐水泥熟料组成及性能的研究

王宏火

高硅酸三钙硅酸盐水泥熟料组成及性能的研究

王宏火

江西现代技师学院 江西南昌 330029

在本研究当中设计了一种新型的水泥熟料，该种水泥熟料的石灰饱和系数是0.98，硅酸率是2.4，铝率也是2.4。并对掺杂了质量分数是1%的氧化铜的生料分别在不同的温度下保温三十分钟烧结样的矿物相以及矿物形貌及其性能进行了较为详细的研究。

硅酸三钙；水泥熟料；粉煤灰

一、实验

（一）原材料

石灰石、黏土、粉煤灰以及铁粉具体的化学组成见表1，其中氧化铜是分析纯。

表1 原材料的化学组成

（二）方法

首先要将各种粉料按照事先设计的比例进行陪料，然后将配好的料放入刚玉球罐当中，在这里面混合两个小时，时间到后，去除配料并加入适量的蒸馏水，之后需要在直径是25mm×40mm的自制的铜模当中手工压制成型并进行烘干；接着需要把材料放入1600摄氏度的硅钼高温炉当中加热，一直加热到事先设定的温度，并且保温半个小时之后取出来，并且在空气当中进行急冷直到恢复到室温，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积为350平方米每克，进而制得水泥，最后把制得的水泥放入干燥的容器当中进行密封保存的以备以后的使用。

二、高硅酸三钙熟料的烧成

（一）熟料组成的设计

高硅酸三钙的高是指硅酸三钙的含量可以达到70%以上，这样做的目的是想突破传统的硅酸盐水泥组成的范围，从而增加水泥当中混合材料的含量，综合以上的因素，选择LH作为0.98的研究对象。与此同时，我们又考虑到C3A是一种快硬型的矿物，所以，选择的IM是比较高的，它们分别为1.6、2.0、2.4。硅率可以用来反应硅酸盐矿物和溶剂型性的矿物的比例，硅率较低时，高硅酸三钙熟料的形成的成功的概率就越大，因此我们选择了较低的硅率作为实验值它们分别是1.6、2.0、2.4。另外，在实验中，我们还选择了一组KH、SM、IM分别俄文 0.88、2.5、1.6的生料样作为参比样。

（二）高硅酸三钙熟料的烧成

针对高硅酸三钙熟料的烧成，我们对不同煅烧温度下的烧结样的f——CaO的变化进行了研究，实验表明，在1450摄氏度并且保温30分钟的条件下，高硅酸三钙熟料可以更好的形成，并且氧化铜对水泥生料的煅烧的促进作用是非常显著的；对于不同温度下的熟料矿物的形成研究说明高硅酸三钙熟料在加入少量的氧化铜之后，能够完全在1450摄氏度并且保温三十分钟后完成烧结的；在研究高硅酸三钙熟料矿物的显微形貌时，我们发现在1450摄氏度保温三十分钟的条件下，高硅酸三钙熟料可以很好的进行烧制并且我们发现，氧化铜的加入可以使高硅酸三钙熟料可以在传统的水泥烧制条件下烧制成功。经过充足的实验可以说明，当高硅酸三钙熟料的含量大于73%的时候，可以在传统的硅酸盐水泥熟料的煅烧温度下制成。

三、水泥性能

将上文中提到的熟料加入50%的粉煤灰和5%的石膏后进行研磨，一直研磨到比表面积为350平方米每克，同时使用该熟料中加入5%的石膏来制取硅酸盐水泥的式样，并测试了水泥的性能。通过测试发现，虽然水泥当中加入了高达50%的粉煤灰，但是水泥的性能依然是非常高的，可以达到GB1344——1999、强度等级为32.5的粉煤灰水泥的技术要求，这项实验表明这种水泥熟料有加入工业废渣的可能性。

四、分析与讨论

（一）高硅酸三钙熟料组成特点

表2 高硅酸三钙熟料的组成

表2当中列出了高硅酸三钙熟料的化学组成以及矿物组成的计算值，还有率值和典型的传统硅酸盐水泥熟料的组成，由表可以得出高硅酸三钙熟料和传统的硅酸熟料相比较，这两者的化学组成是比较相近的，但是矿物的组成却是差距比较大的。

（二）高硅酸三钙熟料烧成的温度范围

经实验可得高硅酸三钙熟料在1350摄氏度的时候已经比较明显的形成了比较多的硅酸三钙，经过进一步的研究，我们可以发现，高硅酸三钙熟料的烧成温度和传统的硅酸盐水泥熟料几乎是一样的，当然，加入氧化铜也是为了保证高硅酸三钙熟料在传统的水泥烧制温度下进行烧制成功。

五、总结

在本研究当中，设计了一种KH、SM以及IM分别为0.98、2.4、2.4的新型的硅酸盐类的水泥的组成，在这种水泥当中加入占生料质量分数为1%的氧化铜，氧化铜在这里作为煅烧的促进剂，在1450摄氏度并且保温三十分钟这样的条件之下，成功烧制出了高硅酸三钙盐酸水泥熟料该水泥熟料当中硅酸三钙含量高达73.37%。当在这种熟料当中加入50%的粉煤灰以及5%的石膏之后，就可以制得水泥，这种水泥的性能大大提高，在强度方面符合强度等级为32.5的粉煤灰水泥的要求，这样的制备方法使粉煤灰的大量生产有了比较有效的途径。

［1］苏达根，杨东生，黄其秀.稀土对熟料矿物形成的影响［J］.硅酸盐通报，1998，17，（5）：18-22。

［2］陈伟民，楼宗汉.氟硫存在条件下过渡矿物生成规律和促进硅酸三钙形成的研究［J］.硅酸盐学报，1997，25，（6）：651-656.