水泥熟料矿物组成及矿物形态对水泥强度的影响VIP

1、文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持水泥熟料矿物组成及矿物形态对水泥强度的影响作者：罗云峰樊粤明时间20070引言水泥强度的影响因素主要来自水泥熟料的矿物组成和形态，以及水泥的颗粒组成、颗粒形貌和细度等方面。就熟料矿物而言，硅酸盐相是影响水泥强度的主要因素，硅酸盐矿物的含量是决定水泥强度的主要因素。一般认为C3S不仅影响早期强度，而且也影响水泥的后期强度，而GS对早期强度影响不大，却是决定后期强度的主要因素；CA含量对水泥早期强度的影响最大；鲍格和泰勒等认为CAF是熟料4种矿物中强度最差的一种，对水泥的强度不会有较大的作用，但另有学者的试验证明CAF不仅对水泥的早期强度

2、起相当大的作用，而且有助于后期强度的发展。一般来说，熟料抗压强度越高，抗折强度也越高，在矿物组成对强度的影响方面，往往较多地研究其对抗压强度的影响，而关于矿物组成对抗折强度的影响的研究则较少，那么矿物组成对抗压强度和抗折强度的影响是否一致呢？抗压强度的影响矿物与抗折强度的影响矿物是否一定相同呢？熟料的矿物形态（包括晶粒尺寸、发育程度、缺陷等）对水泥强度有怎样的影响呢？本文对此进行了研究。1原材料与试验方法取不同烧成工艺条件下生产的8个工业熟料（取自广东地区6大水泥厂，代号分别为A、B、C、DE、F、GH,其中A、日CD为预分解窑生产，E、F为湿法回转窑生产，GH为机立窑生产），各熟料的化学组成

3、及计算矿物组成见表1。表1各熟料的化学组成及其计算矿物组成熟料LossSiO2FezQAtQCaOMgOSOfCaOC3Sc2sGACAFA0.2321.025.035.4064.841.451.020.4256.0418.075.8115.29B0.3621.473.154.8566.061.871.060.8861.9814.887.539.58C0.5321.5l3.375.5166.241.170.830.5759.5816.818.9110.24D0.6022.102.374.9966.691.780.881.2858.8219.089.227.20E0.3620.684.815.4

4、0,65.312.070.590.7260.8613.466.1814.62F0.4821.444.275.4464.881.580.561.4550.9523.127.2012.98G0.3820.274.216.4664.701.341.581.2350.3220.2310.0012.80H0.4520.544.085.9365.021.690.682.7849.5821.568.8212.401）将各熟料分别掺入4.5%的石膏（其化学成分见表2）,在同一实验小磨中粉磨成比表面积为（36010）m2/kg的硅酸盐水泥，按GB/Tl7671-1999水泥胶砂强度检验方法（ISO法）分别检测其

5、抗压强度及抗折强度。表2石膏化学组成LossCaOA1203SiO2Fe?03MgOSO酸不溶物E结晶水水14.1231.841.380.680.731.2239.489.8899.3311.110.172）分别取各熟料样少量，研磨成一定细度的粉体，采用化学萃取法，将4种矿物以及玻璃体萃取出来，将萃取出来的溶液进行化验，按照公式计算熟料中各矿物的含量。3）将各熟料进行磨光处理，采用反光显微镜岩相分析法，对比分析熟料中硅酸盐矿物的形态及发育状况。2试验结果与讨论2.1熟料矿物的组成表3是熟料矿物的实测与计算含量的比较。表3各熟料矿物的实测与计算含量比较项目ABCDEFGHC3S计算56.0461

6、.9859.5858.8260.8650.9550.3249.58实测57.0663.4662.1863.4059.1256.5545.9249.06C2s计算18.0714.8816.8119.0813.4623.1220.2321.56实测18.8115.7017.1716.9115.4019.4128.7224.81C3A计算5.817.538.919.226.187.2010.008.82实测4.073.653.504.443.363.384.843.23GAF计算15.299.5810.247.2014.6212.9812.8012.40实测5.153.985.084.7710.91

7、10.8213.0014.05GS+CS计算74.1176.8776.3977.9074.3274.0770.5571.14实测75.8779.1679.3580.3174.5275.9674.6473.87GA+CAF计算21.1017.1019.1516.6220.8020.1822.8021.22实测9.227.638.589.2114.2714.2017.8417.28往：表中GS和GS均为固溶体，其含量均为固溶体含量。从表3中看出：1）回转窑生产的6个熟料，其C3S的实测含量均大于计算含量，而立窑生产的熟料则反之。这一结果与蒋永惠等人的试验结果一致。对此，笔者认为有以下几个原因：立窑

8、熟料烧成时，处于堆积状态，窑内通风不均匀，熟料主要在还原气氛下烧成，三价铁被还原成二价铁，进入GS的晶格中，引起GS分解成GS和fCaO,导致QS的实际含量降低。立窑熟料冷却速度慢，导致GS晶型转化而分解成C2S和C3A,导致C3S的实际含量降低。2）8个熟料样的GS+CS实测含量均大于计算含量，笔者认为这是由于硅酸盐相固溶了Al2Q、FeO和MgO?氧化物的原因。3）各熟料样中的C3A的实测含量以GDA等熟料的相对较大，但整体相差不大。4）各熟料的铁相含量相差较大，以立窑的GH熟料的为最大，其次为湿法的E、F,最后是干法的AB、C、D。以下是采用另一方法进行相分析的结果，选取适宜的萃取剂分别

9、将硅酸盐相和中间体萃取出来的残渣，用地竭灼烧至包重，称量所得的硅酸盐相和中间体的含量（见表4）。表4各熟料硅酸盐相和中间体的含量名称ABCDEFGH硅酸盐相75.0978.7879.8080.2775.9175.9173.0873.96中间体24.1320.1219.8719.2823.2922.0923.9823.7699.2298.9099.6799.5599.2098.0097.0697.72对照表3和表4可见，两种方法所测得的相分析结果基本一致。对萃取剩下的中间体残渣进行X射线衍射分析，没有发现硅酸盐矿物衍射峰的存在，对萃取剩下的硅酸盐相残渣进行X射线衍射分析，没有发现中间体矿物的衍射

10、峰存在，说明萃取方法可靠，结果达到目的。2.2熟料矿物组成同水泥胶砂强度的关系2.2.1与水泥胶砂抗压强度的关系熟料矿物组成与水泥胶砂抗压强度的关系见表5及图l图3表5水泥抗压强度与熟料矿物实测含量的关系项目ABCDEFGH抗压强度/MPald15.018.118.418.313.810.710.611.23d29.935.532.734.330.026.724.226.728d54.058.563.057.954.97.653.054.5矿物含量/%C3A4.073.653.504.443.363.384.843.23C3S57.0663.4662.1863.4059.1256.5545.9

11、249.06CS+CS75.8779.1679.3580.3174.5275.9674.6473.87图1水泥胶砂强度与CA含量的相关性图2水泥胶砂强度与C3S含量的相关性图3水泥胶砂强度与矿物含量的相关性从表5、图l、图2和图3看出：1）水泥胶砂早期抗压强度与C3A不存在很好的相关性，而与CS的相关性较好；说明水泥早期抗压强度受C3S的影响较大。2）水泥28d抗压强度与GS的含量相关性不太好，与GS+CS含量的相关性稍好一些，说明GS对水泥后期抗压强度有贡献。3）回转窑熟料（C3S+CS含量相对较高）所对应的水泥其早期及后期抗压强度普遍比立窑的要高，因此要提高水泥强度就要提高硅酸盐矿物的含量

12、。4）C水泥的胶砂不但早期抗压强度较高，而且其后期抗压弓S度发展较快，28d抗压强度最高。5）C熟料的C3S以及C3S+CS含量在8个熟料样中不是最高，但是其水泥胶砂抗压强度却最高，因此可认为，矿物含量不是影响水泥抗压强度的唯一因素，应该还与矿物的生长状态有关。2.2.2与水泥胶砂抗折强度的关系熟料矿物组成与，水泥胶砂抗折强度的关系见表6及图4图6。表6水泥抗折强度与熟料实测矿物含量的关系项目ABCDEFGH抗压强度/MPald3.64.44.64.83.73.13.03.03d6.16.57.06.76.25.54.95.328d9.59.29.99.38.48.47.78.2矿物含量/%C

13、3A4.073.653.504.443.363.384.843.23C3S57.0663.4662.1863.4059.1256.5545.9249.06GS+GS75.8779.1679.3580.3174.5275.9674.6473.87图4水泥胶砂抗折强度与GA含量的相关性图5水泥胶砂抗折强度与GS含量的关系图6水泥胶砂抗折强度与矿物含量的关系从表6、图4、图5和图6看出：1）水泥胶砂早期抗折强度与C3A不存在很好的相关性，而与CS的含量相关性较好，说明水泥早期抗折强度受C3S的影响较大。4文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持文档来源为 :从网络收集整理.wor

14、d 版本可编辑.欢迎下载支持2)水泥28d抗折强度与GS+CS及C3S的含量相关性不太好，说明水泥后期抗折强度不仅仅与硅酸盐相有关，还可能与中间体有关。3)回转窑熟料所对应的水泥早期及后期抗折强度均比立窑的要高。4)A水泥早期抗折强度不高，而后期抗折强度发展较快，其硅酸盐相含量不很高，但其后期抗折强度已超过一些硅酸盐相含量比它高的水泥样。这说明水泥抗折强度不仅仅与硅酸盐相有关，可能与中间体也有关。综上所述，对于本试验所研究的熟料，由于C3A的实际含量都较低，并且相差不是很大，因此，C3A不是影响水泥早期强度的主要因素；水泥早期抗压强度及抗折强度主要取决于GS含量；水泥后期抗压强度则取决于水泥熟

15、料中的C3S+C2S的含量，虽然水泥早期抗折强度与C3S的相关性较好，但后期抗折强度与QS+CS及QS的含量相关性不太好，说明水泥后期抗折强度不仅仅与硅酸盐相有关，还可能与中间体有关，根据泰勒的观点，可初步认为与CAF有关，这一方面的问题有待于进一步研究。23熟料矿物形态及其对水泥胶砂强度的影响图7图13是各熟料的矿物形态特征，由于D熟料烧成液相量少，矿物结粒差，在显微镜中观察不到晶体，未将其岩相拍下来。图7A熟料矿物形态A矿边棱清晰，板状多，大小均匀，晶体大小平均约22Mm长轴比约2.2;B矿边棱清晰，发育良好，多呈圆形，大小平均约15”成黑色中间体少，A矿、B矿分布均匀，是烧成正常的快冷熟

16、料图8B熟料矿物形态A矿边棱清晰，长轴状多，生长好，晶体大小平均约24Mm长轴比约2.3;B矿边棱清晰，发育正常，晶体大小平均约19“m；A矿稍多、中间体少、是液相量多、高温烧成、冷却较快的熟料图9C熟料矿物形态A矿边棱清晰，有包裹体，大小均匀，平均约20Mm,长轴比约2.2;B矿边棱清晰，生长好，晶体大小平均约13Mm；黑色中体少，A矿、B矿分布均匀，A矿多，是高温烧成、快速冷却的熟料图10E熟料矿物形态A矿边棱不清晰，形状不规则，有包裹体，大小不均匀，平均约28Mm.长轴比约l.8;B矿边棱不清晰，无定形的多，晶体大小平均约20Mm；黑色中间体多，A矿、B矿分布不均匀，熟料烧成温度不高，有还原气氛，冷却速度慢图11F熟料矿物形态A矿边棱不清晰，形状不规则，晶体大小平均约26Mm,长轴比约2.0;B矿形状不规则，晶体平均大小约19gm；黑色中间体多，熟料烧成温度不高，有还