影響低鈣水泥熟料中C2S活性因素的探討(四)

4.2 鐵粉對低鈣水泥易燒性影響
  從燒制出的水泥熟料外型上看，1200℃、1250℃溫度下的試樣加鐵粉與不加鐵粉沒有明顯的差別而1300℃燒制出的熟料試樣則有明顯的區(qū)別，特別是加鐵粉與不加鐵粉的熟料很容就能區(qū)別開，加鐵粉的熟料都呈現(xiàn)黑色，且試樣呈融塊狀，質(zhì)地較為致密，粉磨時硬度較大，不容易達到細磨的細度要求。不加鐵粉的還是灰綠色，但顏色比1200℃、1250℃已經(jīng)有變化，它的粉磨的難易程度較加鐵粉的好磨。
從實驗數(shù)據(jù)來看，無論哪個溫度下，哪一組，加鐵粉的那一組所得到的實驗數(shù)據(jù)都比沒加鐵粉的那一組數(shù)據(jù)低，也就是說加鐵粉的物料比不加鐵粉的物料滴定所耗的滴定液少，即加鐵粉的那組物料所含f-CaO比不加鐵粉那一組要低。這是因為加入鐵粉后，使液相量增加，促使f-CaO+C2S—C3S

圖2 橫坐標是溫度（℃） 縱坐標是f-CaO的含量
圖2是摻加與不摻加的鐵粉試樣隨溫度變化線性關系.由圖可發(fā)現(xiàn):在1200℃時摻鐵粉試樣在該溫度下碳酸鹽開始分解,由于鐵粉加大了其反應速度的進行,導致碳酸鹽分解速度加快,石灰石等得以迅速分解,使得f-CaO迅速減少.在1200～1220℃時,隨著溫度增加,鐵粉更促進了反應的進行,使熟料中液相點提前生成,形成共熔物,使C2S回吸f-CaO形成C3S.在1250～1350℃時,兩者f-CaO的含量差距縮小,燒至1350℃時摻加鐵粉試樣f-CaO的含量已小于1%,表明摻加鐵粉試樣易燒性明顯好于不摻加鐵粉試樣,而不摻加鐵粉試樣的f-CaO的含量較摻加鐵粉試樣高.由圖還可看出,摻加鐵粉的試樣即1-3的斜率最大，那也就是說摻加鐵粉的試樣隨著溫度的升高其f-CaO的含量逐次降低,且降低得最快。而不摻加鐵粉的試樣的f-CaO的含量隨著溫度的升高也逐漸減少,但減少的程度小于摻加鐵粉的試樣.

1-2-1400

1-3-1400
    我們從加鐵（1-2-1400）和不加鐵（1-3-1400）的X衍射圖中可以看出，1-3-1400的圖中所含的礦物有明顯的差異，加入鐵粉后C2S明顯比不加鐵粉時含量少，而C3S相應比不加時多。這主要是因為加入鐵粉后，液相量增加，C2S+f-CaO——C3S。使熟料中液相點提前生成，形成共熔物，使C2S回吸f-CaO形成C3S。

4.3加鐵粉和加鐵粉、BaSO4的影響、
    我們把1-3和2-3繪制成圖做一下比較

圖4 橫坐標是溫度（℃） 縱坐標是f-CaO的含量
    圖4為摻加鐵粉與摻加鐵粉和BaSO4的f-CaO隨溫度變化關系.由圖可知, 摻加鐵粉和BaSO4的試樣，其易燒性好于單摻鐵粉.可見在摻加BaSO4后,更增加了碳酸鹽分解的速率,使礦物開始的結(jié)晶溫度明顯提前,燒成溫度降低,這與上文對水泥生料分析結(jié)果相一致.試樣中f-CaO明顯低于其它單摻加鐵粉、BaSO4試樣,表明慘加鐵粉和BaSO4的活化效果最好。在溫度為1275℃時,隨著溫度的提高,其f-CaO維持在一個水平,曲線較平直,表明在此溫度下鐵粉摻加對易燒性影響較少,各種礦物還未大量形成.在1300℃時, ,以后隨溫度的增加f-CaO逐漸減少,可能是鐵粉阻礙了C2S吸收f-CaO的反應速率,使得f-CaO來不及被C2S吸收形成C3S.到達1275℃時存在一個最低點且兩者f-CaO差距變小,表明在1320℃左右正是水泥熟料試樣中各種礦物大量形成階段,此時慘加鐵粉較適宜,。
    綜上所述,在普通水泥中,摻加鐵粉、BaSO4可改善水泥生料易燒性,降低燒成溫度,對熟料形成有利,在復合礦化劑的活化效果更加明顯.
4.4 不同的煅燒制度對水泥熟料的影響
    對于硅酸鹽水泥熟料而言，一般采用快冷方式，然冷卻制度對該種熟料是否有影響尚未得知。為了探討不同冷卻制度對熟料質(zhì)量的影響，對1250℃及1300℃時鍛燒的熟料分別采取吹風快冷和在硅碳爐中放置至室溫的慢冷方式，所得熟料再進行滴定分析。
試樣被加熱到700℃左右CaCO3的分解已經(jīng)開始,隨著分解反應的進行,新生態(tài)CaO外殼逐漸加厚,而CaCO3的內(nèi)核則逐漸縮小。一直延續(xù)到1000℃才分解完全。此間坯體釋放CO2而形成空穴。質(zhì)點粒子在高溫勢場的作用下,以濃度梯度為推動力,由高濃度向低濃度的方向躍遷,填補空穴重新排列堆積而使坯體致密[3]。
    試體在1250℃以前,各種氧化物間進行固相反應,形成過渡礦物CA、CF、C2F、C12A7、C2AS和C3A、C4AF等礦物,從而進一步促進坯體的致密度。此時試樣體積的收縮也明顯大于試樣。隨著溫度的升高液相量不斷增多,C2S通過液相吸收氧化鈣形成C3S。直到水泥熟料礦物全部形成。這一階段試樣的體積收縮仍明顯較大。不僅可降低液相出現(xiàn)溫度,促進液相的形成,而且也明顯加快了C3S的形成速率。
五 結(jié)論：(1)在燒制低鈣水泥熟料過程中，摻加適當數(shù)量的鐵礦可改善水泥生料的易燒性，降低燒成溫度，對熟料形成有利。
         (2)高貝利特水泥的生產(chǎn)具有良好的節(jié)能、環(huán)保效果，因此高貝利特水泥是環(huán)保型水泥,符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。
         (3) 高貝利特水泥具有流動性好、水化熱低、水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)細密、耐久性好、后期強高的優(yōu)點。與通用硅酸鹽水泥相比，高貝利特水泥需水量低，膠砂流動度大，具有良好的工作性。
         (4) 高貝利特水泥中C2S礦物含量多，C3S含量少，在水化程度相同的情況下，HBC水泥石中游離的CaO含量較少，因此生成的C一S一H凝膠的堿度較低，毛細體積空隙率較小。

參考文獻：
[1] METHA P K. Investigation on Energy-saving Cement [1]. World Cement Technology,1980,1(3):166-177.
[2]郭俊才.水泥及混凝土技術進展[M].北京;中國建材工業(yè)出版社，1993. 275-276.
[3]戈什SN.水泥技術進展[M].楊南如，閡盤榮譯.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1986.199.
[4] TAYLOR H F W. Cement Chemistry仁M]. London:Ac-ademic Press. 1990. 142-152.
[5] SHARP J H ,LAWRENCE C D,YANG R. Calcium Sulfoaluminate Cements-low-energy Cements, Special Cements or What? [J]. Advances in Cement Research,1999 ,11(1):3-13.
[6] 沈威，黃文熙，閡盤榮.水泥工藝學〔M〕.武漢:武漢工業(yè)大學出版社，1991.60-64,214-215,290-292.
[7] NAGAOKA S, MIZUKOSHI M,KURODA T. Property of Concrete Using Belite-rich Cement and Ternary Blended Cement[J]. Journal of the Society of Materials Science, Japan .1994 ,43(491),936-942.
[8] 隋同波，劉克忠，王晶，等.高貝利特水泥的性能研究
[J].硅酸鹽學報，1999,27(4):488-492.
[9] 楊南如，鐘白茜.活性分C2S的研究〔A〕.水泥學術會議論文集(1980,1981) [C3，北京:中國建筑工業(yè)出版社，1983. 180-185.
[10] CHATTERJEE A K .High Belite Cements-presentStatus and Future Technological Options: Part I [J].Cement and Concrete Research, 1996，26(8)， 1 213-1 225.
[11] CHATTERJEE A K. Future Technological Options:Part II[J]. Cement and Concrete Research, 1996，26 (8):1 227-1 237.
[12] 南京化工學院材料與工程系譯。第九屆國際水泥化學會議綜合報告譯文集，1993，141～145
[13] 戈什編.水泥技術進展。楊南如，盤榮等譯。北京；中國建筑工業(yè)出版社，1994
[14] 楊南如編。無機非金屬材料測試方法。武漢；武漢工業(yè)大學出版社。1990
[15] 馮培植，李發(fā)堂，新型貝利特水泥的研制。水泥。1999，（11）；4-7
[16] 李發(fā)堂 利用粉煤灰燒制新型貝利特水泥的研究[D]武漢工業(yè)大學碩士論文，1999
[17]馮培植，李發(fā)堂，華衛(wèi)東等，部分外加劑對新型貝利特水泥性能的影響[J].新世紀水泥導報，2000，（1）；22-26