水泥熟料礦物組成及礦物形態(tài)對(duì)水泥強(qiáng)度的影響

1、文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持水泥熟料礦物組成及礦物形態(tài)對(duì)水泥強(qiáng)度的影響作者：羅云峰樊粵明時(shí)間20070引言水泥強(qiáng)度的影響因素主要來自水泥熟料的礦物組成和形態(tài)，以及水泥的顆粒組成、顆粒形貌和細(xì)度等方面。就熟料礦物而言，硅酸鹽相是影響水泥強(qiáng)度的主要因素，硅酸鹽礦物的含量是決定水泥強(qiáng)度的主要因素。一般認(rèn)為C3S不僅影響早期強(qiáng)度，而且也影響水泥的后期強(qiáng)度，而GS對(duì)早期強(qiáng)度影響不大，卻是決定后期強(qiáng)度的主要因素；CA含量對(duì)水泥早期強(qiáng)度的影響最大；鮑格和泰勒等認(rèn)為CAF是熟料4種礦物中強(qiáng)度最差的一種，對(duì)水泥的強(qiáng)度不會(huì)有較大的作用，但另有學(xué)者的試驗(yàn)證明CAF不僅對(duì)水泥的早期強(qiáng)度

2、起相當(dāng)大的作用，而且有助于后期強(qiáng)度的發(fā)展。一般來說，熟料抗壓強(qiáng)度越高，抗折強(qiáng)度也越高，在礦物組成對(duì)強(qiáng)度的影響方面，往往較多地研究其對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響，而關(guān)于礦物組成對(duì)抗折強(qiáng)度的影響的研究則較少，那么礦物組成對(duì)抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的影響是否一致呢？抗壓強(qiáng)度的影響礦物與抗折強(qiáng)度的影響礦物是否一定相同呢？熟料的礦物形態(tài)（包括晶粒尺寸、發(fā)育程度、缺陷等）對(duì)水泥強(qiáng)度有怎樣的影響呢？本文對(duì)此進(jìn)行了研究。1原材料與試驗(yàn)方法取不同燒成工藝條件下生產(chǎn)的8個(gè)工業(yè)熟料（取自廣東地區(qū)6大水泥廠，代號(hào)分別為A、B、C、DE、F、GH,其中A、日CD為預(yù)分解窯生產(chǎn)，E、F為濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)，GH為機(jī)立窯生產(chǎn)），各熟料的化學(xué)組成

3、及計(jì)算礦物組成見表1。表1各熟料的化學(xué)組成及其計(jì)算礦物組成熟料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）將各熟料分別摻入4.5%的石膏（其化學(xué)成分見表2）,在同一實(shí)驗(yàn)小磨中粉磨成比表面積為（36010）m2/kg的硅酸鹽水泥，按GB/Tl7671-1999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）分別檢測(cè)其

5、抗壓強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度。表2石膏化學(xué)組成LossCaOA1203SiO2Fe?03MgOSO酸不溶物E結(jié)晶水水14.1231.841.380.680.731.2239.489.8899.3311.110.172）分別取各熟料樣少量，研磨成一定細(xì)度的粉體，采用化學(xué)萃取法，將4種礦物以及玻璃體萃取出來，將萃取出來的溶液進(jìn)行化驗(yàn)，按照公式計(jì)算熟料中各礦物的含量。3）將各熟料進(jìn)行磨光處理，采用反光顯微鏡巖相分析法，對(duì)比分析熟料中硅酸鹽礦物的形態(tài)及發(fā)育狀況。2試驗(yàn)結(jié)果與討論2.1熟料礦物的組成表3是熟料礦物的實(shí)測(cè)與計(jì)算含量的比較。表3各熟料礦物的實(shí)測(cè)與計(jì)算含量比較項(xiàng)目ABCDEFGHC3S計(jì)算56.0461

6、.9859.5858.8260.8650.9550.3249.58實(shí)測(cè)57.0663.4662.1863.4059.1256.5545.9249.06C2s計(jì)算18.0714.8816.8119.0813.4623.1220.2321.56實(shí)測(cè)18.8115.7017.1716.9115.4019.4128.7224.81C3A計(jì)算5.817.538.919.226.187.2010.008.82實(shí)測(cè)4.073.653.504.443.363.384.843.23GAF計(jì)算15.299.5810.247.2014.6212.9812.8012.40實(shí)測(cè)5.153.985.084.7710.91

7、10.8213.0014.05GS+CS計(jì)算74.1176.8776.3977.9074.3274.0770.5571.14實(shí)測(cè)75.8779.1679.3580.3174.5275.9674.6473.87GA+CAF計(jì)算21.1017.1019.1516.6220.8020.1822.8021.22實(shí)測(cè)9.227.638.589.2114.2714.2017.8417.28往：表中GS和GS均為固溶體，其含量均為固溶體含量。從表3中看出：1）回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的6個(gè)熟料，其C3S的實(shí)測(cè)含量均大于計(jì)算含量，而立窯生產(chǎn)的熟料則反之。這一結(jié)果與蔣永惠等人的試驗(yàn)結(jié)果一致。對(duì)此，筆者認(rèn)為有以下幾個(gè)原因：立窯

8、熟料燒成時(shí)，處于堆積狀態(tài)，窯內(nèi)通風(fēng)不均勻，熟料主要在還原氣氛下燒成，三價(jià)鐵被還原成二價(jià)鐵，進(jìn)入GS的晶格中，引起GS分解成GS和fCaO,導(dǎo)致QS的實(shí)際含量降低。立窯熟料冷卻速度慢，導(dǎo)致GS晶型轉(zhuǎn)化而分解成C2S和C3A,導(dǎo)致C3S的實(shí)際含量降低。2）8個(gè)熟料樣的GS+CS實(shí)測(cè)含量均大于計(jì)算含量，筆者認(rèn)為這是由于硅酸鹽相固溶了Al2Q、FeO和MgO?氧化物的原因。3）各熟料樣中的C3A的實(shí)測(cè)含量以GDA等熟料的相對(duì)較大，但整體相差不大。4）各熟料的鐵相含量相差較大，以立窯的GH熟料的為最大，其次為濕法的E、F,最后是干法的AB、C、D。以下是采用另一方法進(jìn)行相分析的結(jié)果，選取適宜的萃取劑分別

9、將硅酸鹽相和中間體萃取出來的殘?jiān)?，用地竭灼燒至包重，稱量所得的硅酸鹽相和中間體的含量（見表4）。表4各熟料硅酸鹽相和中間體的含量名稱ABCDEFGH硅酸鹽相75.0978.7879.8080.2775.9175.9173.0873.96中間體24.1320.1219.8719.2823.2922.0923.9823.7699.2298.9099.6799.5599.2098.0097.0697.72對(duì)照表3和表4可見，兩種方法所測(cè)得的相分析結(jié)果基本一致。對(duì)萃取剩下的中間體殘?jiān)M(jìn)行X射線衍射分析，沒有發(fā)現(xiàn)硅酸鹽礦物衍射峰的存在，對(duì)萃取剩下的硅酸鹽相殘?jiān)M(jìn)行X射線衍射分析，沒有發(fā)現(xiàn)中間體礦物的衍射

10、峰存在，說明萃取方法可靠，結(jié)果達(dá)到目的。2.2熟料礦物組成同水泥膠砂強(qiáng)度的關(guān)系2.2.1與水泥膠砂抗壓強(qiáng)度的關(guān)系熟料礦物組成與水泥膠砂抗壓強(qiáng)度的關(guān)系見表5及圖l圖3表5水泥抗壓強(qiáng)度與熟料礦物實(shí)測(cè)含量的關(guān)系項(xiàng)目ABCDEFGH抗壓強(qiáng)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礦物含量/%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圖1水泥膠砂強(qiáng)度與CA含量的相關(guān)性圖2水泥膠砂強(qiáng)度與C3S含量的相關(guān)性圖3水泥膠砂強(qiáng)度與礦物含量的相關(guān)性從表5、圖l、圖2和圖3看出：1）水泥膠砂早期抗壓強(qiáng)度與C3A不存在很好的相關(guān)性，而與CS的相關(guān)性較好；說明水泥早期抗壓強(qiáng)度受C3S的影響較大。2）水泥28d抗壓強(qiáng)度與GS的含量相關(guān)性不太好，與GS+CS含量的相關(guān)性稍好一些，說明GS對(duì)水泥后期抗壓強(qiáng)度有貢獻(xiàn)。3）回轉(zhuǎn)窯熟料（C3S+CS含量相對(duì)較高）所對(duì)應(yīng)的水泥其早期及后期抗壓強(qiáng)度普遍比立窯的要高，因此要提高水泥強(qiáng)度就要提高硅酸鹽礦物的含量

12、。4）C水泥的膠砂不但早期抗壓強(qiáng)度較高，而且其后期抗壓弓S度發(fā)展較快，28d抗壓強(qiáng)度最高。5）C熟料的C3S以及C3S+CS含量在8個(gè)熟料樣中不是最高，但是其水泥膠砂抗壓強(qiáng)度卻最高，因此可認(rèn)為，礦物含量不是影響水泥抗壓強(qiáng)度的唯一因素，應(yīng)該還與礦物的生長(zhǎng)狀態(tài)有關(guān)。2.2.2與水泥膠砂抗折強(qiáng)度的關(guān)系熟料礦物組成與，水泥膠砂抗折強(qiáng)度的關(guān)系見表6及圖4圖6。表6水泥抗折強(qiáng)度與熟料實(shí)測(cè)礦物含量的關(guān)系項(xiàng)目ABCDEFGH抗壓強(qiáng)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礦物含量/%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圖4水泥膠砂抗折強(qiáng)度與GA含量的相關(guān)性圖5水泥膠砂抗折強(qiáng)度與GS含量的關(guān)系圖6水泥膠砂抗折強(qiáng)度與礦物含量的關(guān)系從表6、圖4、圖5和圖6看出：1）水泥膠砂早期抗折強(qiáng)度與C3A不存在很好的相關(guān)性，而與CS的含量相關(guān)性較好，說明水泥早期抗折強(qiáng)度受C3S的影響較大。4文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.wor

14、d 版本可編輯.歡迎下載支持2)水泥28d抗折強(qiáng)度與GS+CS及C3S的含量相關(guān)性不太好，說明水泥后期抗折強(qiáng)度不僅僅與硅酸鹽相有關(guān)，還可能與中間體有關(guān)。3)回轉(zhuǎn)窯熟料所對(duì)應(yīng)的水泥早期及后期抗折強(qiáng)度均比立窯的要高。4)A水泥早期抗折強(qiáng)度不高，而后期抗折強(qiáng)度發(fā)展較快，其硅酸鹽相含量不很高，但其后期抗折強(qiáng)度已超過一些硅酸鹽相含量比它高的水泥樣。這說明水泥抗折強(qiáng)度不僅僅與硅酸鹽相有關(guān)，可能與中間體也有關(guān)。綜上所述，對(duì)于本試驗(yàn)所研究的熟料，由于C3A的實(shí)際含量都較低，并且相差不是很大，因此，C3A不是影響水泥早期強(qiáng)度的主要因素；水泥早期抗壓強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度主要取決于GS含量；水泥后期抗壓強(qiáng)度則取決于水泥熟

15、料中的C3S+C2S的含量，雖然水泥早期抗折強(qiáng)度與C3S的相關(guān)性較好，但后期抗折強(qiáng)度與QS+CS及QS的含量相關(guān)性不太好，說明水泥后期抗折強(qiáng)度不僅僅與硅酸鹽相有關(guān)，還可能與中間體有關(guān)，根據(jù)泰勒的觀點(diǎn)，可初步認(rèn)為與CAF有關(guān)，這一方面的問題有待于進(jìn)一步研究。23熟料礦物形態(tài)及其對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的影響圖7圖13是各熟料的礦物形態(tài)特征，由于D熟料燒成液相量少，礦物結(jié)粒差，在顯微鏡中觀察不到晶體，未將其巖相拍下來。圖7A熟料礦物形態(tài)A礦邊棱清晰，板狀多，大小均勻，晶體大小平均約22Mm長(zhǎng)軸比約2.2;B礦邊棱清晰，發(fā)育良好，多呈圓形，大小平均約15”成黑色中間體少，A礦、B礦分布均勻，是燒成正常的快冷熟

16、料圖8B熟料礦物形態(tài)A礦邊棱清晰，長(zhǎng)軸狀多，生長(zhǎng)好，晶體大小平均約24Mm長(zhǎng)軸比約2.3;B礦邊棱清晰，發(fā)育正常，晶體大小平均約19“m；A礦稍多、中間體少、是液相量多、高溫?zé)伞⒗鋮s較快的熟料圖9C熟料礦物形態(tài)A礦邊棱清晰，有包裹體，大小均勻，平均約20Mm,長(zhǎng)軸比約2.2;B礦邊棱清晰，生長(zhǎng)好，晶體大小平均約13Mm；黑色中體少，A礦、B礦分布均勻，A礦多，是高溫?zé)伞⒖焖倮鋮s的熟料圖10E熟料礦物形態(tài)A礦邊棱不清晰，形狀不規(guī)則，有包裹體，大小不均勻，平均約28Mm.長(zhǎng)軸比約l.8;B礦邊棱不清晰，無定形的多，晶體大小平均約20Mm；黑色中間體多，A礦、B礦分布不均勻，熟料燒成溫度不高，有還原氣氛，冷卻速度慢圖11F熟料礦物形態(tài)A礦邊棱不清晰，形狀不規(guī)則，晶體大小平均約26Mm,長(zhǎng)軸比約2.0;B礦形狀不規(guī)則，晶體平均大小約19gm；黑色中間體多，熟料燒成溫度不高，有還