磷硫铝酸盐新型胶凝体系的建立及其制备技术研究
发布时间：2021-06-25 09:08
硫铝酸盐水泥（SAC）具有早强高强,凝结时间快,抗渗性和抗侵蚀能力高的特点,因此被广泛用于抢修抢建,预制构件和抗海水腐蚀工程等方面。但在实际应用中发现其存在粘结能力低,7d后中后期强度增长慢的缺点。本论文的研究内容是将磷铝酸盐水泥（PAC）特征矿物磷铝酸钙（C8A6P）引入硫铝酸盐水泥熟料体系,以改善SAC的粘结能力和后期强度增长。辅以XRD,IR,DSC,TAM,SEM和力学性能等测试方法,对将C8A6P分别引入硫铝酸钙和硫铝酸盐水泥两个体系造成的影响（烧成及水化）进行了表征,提出了新型矿物磷硫铝酸钙（CPSA）的概念,并建立了新型磷硫铝酸盐水泥熟料（P-SAC）体系。主要结论如下:（1）在固定10%C4AF存在的铁相环境中将C4A3$和C8A6P在同一体系中烧成。由于两种矿物晶体结构类似,XRD重叠峰位较多,因此很难单纯从XRD图谱中将两者区分。Rietveld-XRD结果显示,[PO4]可取代部分C4A3$晶体中的[SO4],造成C4A3$晶格畸变,晶胞体积减小,并可促进立方晶型硫铝酸盐（c-CSA）向正交晶型硫铝酸钙（o-CSA）转化。红外和XPS的结果表明这种取代反应并未影响...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
立方晶型硫铝酸钙结构示意图（Ca-O键隐藏）
济南大学硕士学位论文27图3.14硫铝酸钙分子中[SO4]、[PO4]同晶置换示意图（Ca-O，Al-O键隐藏）由于两者结构类似，可能会产生类似于固溶体中的相似相溶的现象，C8A6P作为溶质矿物溶解于溶剂矿物C4A3$，由于两者在分子尺度上分布均匀，因此可以大致看做为一种磷硫铝酸钙矿物（CPSA），其分子式可以表示为C4A3$xP0.5(1-x)。3.4磷硫铝酸钙高温稳定性将SP0和SP5两组置于1390oC下煅烧，并分别保温2h，10h和20h，探究体系在该煅烧温度下的耐高温分解性能。图3.15为经历不同煅烧时间的两组样品的XRD分析。10203040502211112θ/°SP0-20hSP0-10hSP0-2hSP5-20hSP5-10hSP5-2h1221—CA2—C4AF23.523.623.723.823.92θ/°SP0-2hSP0-10hSP0-20hSP5-2hSP5-10hSP5-20hC4A3主峰$主峰CPSA图3.15SP0与SP5组长时间煅烧样品XRD分析
磷硫铝酸盐新型胶凝体系的建立及其制备技术研究36AFm的分子式为3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O，钙/硫比为4:1，铝/硫比为3:1，由此可以判断AFm结晶。图4.8为5K倍下观察的SP5组28d水化样品微观形貌，从各点的矿物组成并结合形貌特征来看，#1和#4处均为AFm，但两者形貌差异巨大：#1处为晶体尺寸较大而厚实的板状结晶，仅厚度就有1μm，#4处晶体呈现出晶粒尺寸较小的相互交叉的薄片状，尺寸约在2μm左右。在元素组成上，#4处AFm的C/S比更接近4，而#1处AFm的硫元素含量则更高，两种形貌的AFm结晶均不含有P元素。标记点#2、#3处位于水化产物的中间位置，结构十分密实，从元素组成来看与无水硫铝酸钙接近，应为被水化产物紧紧包裹而未来得及水化的熟料颗粒。图4.8SP5组28d水化产物SEM-EDS分析（5K倍）
【参考文献】：
期刊论文
[1]磷硫复合掺杂对硅酸二钙晶型结构的影响[J]. 黄文,文寨军,王敏. 硅酸盐通报. 2018(08)
[2]硫铝酸盐水泥混凝土长期抵抗高浓度硫酸盐侵蚀性能[J]. 李方元. 四川水泥. 2018(08)
[3]C3S型硫铝酸盐水泥熟料的研制及制成水泥性能初探[J]. 肖忠明,郭俊萍,崔琪. 水泥. 2017(10)
[4]磷石膏在水泥生产中的应用现状与展望[J]. 杨志强,陈晴,郭清春,党玉栋,李昕成,钱觉时. 硅酸盐通报. 2016(09)
[5]海工水泥及其混凝土外加剂的研究现状与发展[J]. 彭康,黄从运,杜颖. 新世纪水泥导报. 2016(01)
[6]不同水灰比下无水硫铝酸钙的水化反应[J]. 常钧,余鑫,尚小朋,赵九野. 材料科学与工艺. 2016(01)
[7]磷铝酸盐水泥修复性能的研究[J]. 李虹燕,丁铸. 功能材料. 2015(12)
[8]海工硅酸盐水泥及其混凝土性能特点[J]. 王昕,刘晨,刘云,郑旭,马国宁,叶晓林,邵柏承,楼挺挺. 水泥. 2015(06)
[9]P2O5含量对硫铝酸盐水泥熟料性能的影响[J]. 贾韶辉,刘恒波,张保如,邵力,吴双. 水泥. 2014(12)
[10]海洋环境下混凝土工程的耐久性问题[J]. 李泽良,颜军. 河南建材. 2013(05)
博士论文
[1]阿利特改性硫铝酸盐水泥熟料矿物组成、结构与性能研究[D]. 卢晓磊.济南大学 2019
硕士论文
[1]富铁磷铝酸盐水泥抗侵蚀性能研究[D]. 张淑欣.济南大学 2017
[2]硅酸盐水泥—硫铝酸盐水泥基修补材料及防腐抗渗性能研究[D]. 孙科科.济南大学 2017
[3]水泥水化产物抗海水侵蚀机理研究[D]. 郭庆兵.中北大学 2017
[4]BaO对磷铝酸盐水泥合成及性能的影响[D]. 杨帅.济南大学 2015
[5]硫铝酸盐水泥混凝土强度和抗硫酸盐侵蚀性能的研究[D]. 李方元.新疆农业大学 2012
[6]矿物组成对阿利特—硫铝酸盐水泥熟料煅烧及性能影响的研究[D]. 李保亮.济南大学 2011
[7]用于氯离子和硫酸盐侵蚀环境下的水泥修补砂浆的研究[D]. 李文秀.北京工业大学 2009
本文编号：3248932
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
立方晶型硫铝酸钙结构示意图（Ca-O键隐藏）
济南大学硕士学位论文27图3.14硫铝酸钙分子中[SO4]、[PO4]同晶置换示意图（Ca-O，Al-O键隐藏）由于两者结构类似，可能会产生类似于固溶体中的相似相溶的现象，C8A6P作为溶质矿物溶解于溶剂矿物C4A3$，由于两者在分子尺度上分布均匀，因此可以大致看做为一种磷硫铝酸钙矿物（CPSA），其分子式可以表示为C4A3$xP0.5(1-x)。3.4磷硫铝酸钙高温稳定性将SP0和SP5两组置于1390oC下煅烧，并分别保温2h，10h和20h，探究体系在该煅烧温度下的耐高温分解性能。图3.15为经历不同煅烧时间的两组样品的XRD分析。10203040502211112θ/°SP0-20hSP0-10hSP0-2hSP5-20hSP5-10hSP5-2h1221—CA2—C4AF23.523.623.723.823.92θ/°SP0-2hSP0-10hSP0-20hSP5-2hSP5-10hSP5-20hC4A3主峰$主峰CPSA图3.15SP0与SP5组长时间煅烧样品XRD分析
磷硫铝酸盐新型胶凝体系的建立及其制备技术研究36AFm的分子式为3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O，钙/硫比为4:1，铝/硫比为3:1，由此可以判断AFm结晶。图4.8为5K倍下观察的SP5组28d水化样品微观形貌，从各点的矿物组成并结合形貌特征来看，#1和#4处均为AFm，但两者形貌差异巨大：#1处为晶体尺寸较大而厚实的板状结晶，仅厚度就有1μm，#4处晶体呈现出晶粒尺寸较小的相互交叉的薄片状，尺寸约在2μm左右。在元素组成上，#4处AFm的C/S比更接近4，而#1处AFm的硫元素含量则更高，两种形貌的AFm结晶均不含有P元素。标记点#2、#3处位于水化产物的中间位置，结构十分密实，从元素组成来看与无水硫铝酸钙接近，应为被水化产物紧紧包裹而未来得及水化的熟料颗粒。图4.8SP5组28d水化产物SEM-EDS分析（5K倍）
【参考文献】：
期刊论文
[1]磷硫复合掺杂对硅酸二钙晶型结构的影响[J]. 黄文,文寨军,王敏. 硅酸盐通报. 2018(08)
[2]硫铝酸盐水泥混凝土长期抵抗高浓度硫酸盐侵蚀性能[J]. 李方元. 四川水泥. 2018(08)
[3]C3S型硫铝酸盐水泥熟料的研制及制成水泥性能初探[J]. 肖忠明,郭俊萍,崔琪. 水泥. 2017(10)
[4]磷石膏在水泥生产中的应用现状与展望[J]. 杨志强,陈晴,郭清春,党玉栋,李昕成,钱觉时. 硅酸盐通报. 2016(09)
[5]海工水泥及其混凝土外加剂的研究现状与发展[J]. 彭康,黄从运,杜颖. 新世纪水泥导报. 2016(01)
[6]不同水灰比下无水硫铝酸钙的水化反应[J]. 常钧,余鑫,尚小朋,赵九野. 材料科学与工艺. 2016(01)
[7]磷铝酸盐水泥修复性能的研究[J]. 李虹燕,丁铸. 功能材料. 2015(12)
[8]海工硅酸盐水泥及其混凝土性能特点[J]. 王昕,刘晨,刘云,郑旭,马国宁,叶晓林,邵柏承,楼挺挺. 水泥. 2015(06)
[9]P2O5含量对硫铝酸盐水泥熟料性能的影响[J]. 贾韶辉,刘恒波,张保如,邵力,吴双. 水泥. 2014(12)
[10]海洋环境下混凝土工程的耐久性问题[J]. 李泽良,颜军. 河南建材. 2013(05)
博士论文
[1]阿利特改性硫铝酸盐水泥熟料矿物组成、结构与性能研究[D]. 卢晓磊.济南大学 2019
硕士论文
[1]富铁磷铝酸盐水泥抗侵蚀性能研究[D]. 张淑欣.济南大学 2017
[2]硅酸盐水泥—硫铝酸盐水泥基修补材料及防腐抗渗性能研究[D]. 孙科科.济南大学 2017
[3]水泥水化产物抗海水侵蚀机理研究[D]. 郭庆兵.中北大学 2017
[4]BaO对磷铝酸盐水泥合成及性能的影响[D]. 杨帅.济南大学 2015
[5]硫铝酸盐水泥混凝土强度和抗硫酸盐侵蚀性能的研究[D]. 李方元.新疆农业大学 2012
[6]矿物组成对阿利特—硫铝酸盐水泥熟料煅烧及性能影响的研究[D]. 李保亮.济南大学 2011
[7]用于氯离子和硫酸盐侵蚀环境下的水泥修补砂浆的研究[D]. 李文秀.北京工业大学 2009
本文编号：3248932
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