论文总字数：21897字

摘 要

阿利特硫铝酸盐水泥具有优异的早期强度,但它的凝结时间太快，对其应用有较大的影响。本文首先利用原料制备阿利特硫铝酸钙水泥，通过查阅相关文献，选择柠檬酸，硼酸，三聚磷酸钠3种外加剂，用多种缓凝组分，采用DOE设计对阿利特硫铝酸盐水泥的水化放热的性能进行研究。其次，分析研究水泥水化产物，与水化放热峰相对应。研究外加剂对水泥的水化的作用机理。

实验结果表明：在几种不同掺量的柠檬酸，硼酸和三聚磷酸钠中，硼酸的作用效果最不明显。微观分析显示，DOE设计分析统计后，掺入当柠檬酸掺量为0.11%、硼酸掺量为0.15%、三聚磷酸钠掺量为0.15%时，峰值时间差的最小值约为8.07h，对阿利特硫铝酸钙水泥水化的影响最大。

关键词：阿利特硫铝酸钙水泥 DOE 外加剂

Alite aluminate cement retarder DOE design and development

Abstract

Alite aluminate cement has excellent early strength, but it's fast setting time, its application has a greater impact.In this paper , the use of raw material preparation Alite calcium aluminate cement, through access to relevant documents, choose citric acid, boric acid, sodium tripolyphosphate three kinds of additives, with a variety of retarding components, the use of DOE design of Alite aluminate salt cement hydration exothermic properties were studied. Secondly, the analysis of cement hydration products and hydration exothermic peak corresponds. Study on Mechanism of admixtures on cement hydration.

The results show that: in several different dosage of citric acid, boric acid and sodium tripolyphosphate, the most obvious effect of boric acid. Microscopic analysis showed that, DOE design after statistical analysis, when incorporated into the citric acid content is 0.11%, 0.15% boric acid content, sodium tripolyphosphate content was 0.15% at the peak time difference minimum value is about 8.07h, on Effect of calcium aluminate cement hydration alite maximum.

Key words: alite sulphoaluminate cement hydration；DOE ；Admixtures

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 3

1.1水泥工业发展概况 3

1.2硅酸盐水泥水化 3

1.3缓凝剂及作用机理 5

1.3.1缓凝剂的种类 5

1.3.2缓凝剂的作用机理 5

1.4 DOE设计 6

1.5选题背景 7

1.6研究目的及主要内容 7

1.6.1研究目的 7

1.6.2研究内容 7

第二章 实验原料及方法 8

2.1实验原料 8

2.2实验仪器与设备 10

2.3试验方法 11

2.3.1 生料制备 11

2.3.2 熟料煅烧 11

2.3.3 水泥制备 11

2.4主要测试方法 11

2.4.1 Rietveld全谱拟合定量分析 11

2.4.2 阿利特-硫铝酸盐水泥熟料中游离氧化钙（f-CaO）的测定 12

2.4.4水化量热分析 13

2.4.5 X射线衍射分析（XRD） 13

第三章 不同的外加剂对阿利特硫铝酸盐水泥水化的影响 14

3.1柠檬酸对水泥水化热的影响 14

3.2硼酸对水泥水化热的影响 16

3.3三聚磷酸钠对水泥水化热的影响 17

3.4外加剂浓度对峰值时间差的影响 19

第四章 结论与展望 25

4.1结论 25

4.2展望 25

参考文献 26

致谢 30

第一章 绪论

1.1水泥工业发展概况

近年来水泥产品越来越多，需求量也越来越大。全世界用途最广泛的建筑材料之一为硅酸盐水泥。据今天为止，有200多年的历史，中国作为水泥生产与消耗大国，水泥产量已占全球总产量的比例最多。

在第一次工业革命时，出现硅酸盐水泥。而在第二次工业革命时，更新了水泥的生产设备。在1877年时，出现单筒冷却机和单仓钢球磨等，有效提高了产量和质量。在1915年，水泥工业取得了快速的发展和进步，水泥产量大大增加。1970年左右，水泥工厂的规模和体系已逐渐完善起来，可以通过先进的电子计算机来控制或观察一些水泥生产过程，及水泥生产设备的生产效率等。20世纪初，水泥相关的科学知识和理论，以及应用的研究也得到了发展，完善。在2012年，中国水泥产量21.84亿吨^[1]，连续28年居世界首位；据预测，2050年 WWF预计全球产量为55亿吨。

如今，世界水泥工业的中心课题仍是能源、资源和环境保护之间的平衡和可持续发展。我们一定要依靠技术先进来加速发展水泥工业，要在现有的技术基础上，因地制宜采用先进技术，减少能耗，提高质量，降低成本，改善环境，增加产量，不断提高经济效益。今后要改善工厂的布局，大力推进水泥工业的现代化。要以节能、提高效益为目的，有选择地对老厂进行技术改造，在保持产量的前提下，协调好能源与环境之间的平衡，形成一个成熟完整的中国现代化水泥工业生产体系。

1.2硅酸盐水泥水化

水泥一般分有普通硅酸盐水泥和特种水泥，水泥中主要矿物有硅酸三钙(C₃S)、硅酸二钙(C₂S)、铝酸三钙(C₃A)、铁铝酸四钙(C₄AF)以及硫铝酸钙(C₄A₃$)、C₁₁A₇·CaF₂等。无机胶凝材料中最广泛的材料之一为硅酸盐水泥，其矿物组成以硅酸三钙C₃S为主，具有性质稳定，干缩性大的缺点。

根据之前的研究发现^[2-3]，C₃A在普通硅酸盐体系中水化硬化速度最快，并且其大部分强度也能在3天之内充分发挥出来，故其早期强度较高，铝酸三钙的干缩变形大，抗硫酸盐性能差，因此后期强度会出现倒缩。因此一般水泥厂对其含量有严格的控制（5%），如不加石膏缓凝，会在很短时间内水化方法，使水泥急凝。C₃S是水泥熟料各矿物相中含量最多的也是水泥强度的主要来源，C₃S水化较C₃A慢一些。且C₃S的28d强度一般可以达到一年强度的80%左右。但硅酸三钙水化热较高，抗水性差，如要求水泥为中热或低热水泥时，则熟料中C₃S的含量要适当降低一些。C₂S水化较慢，到28天时仅水化20%~30%。凝结硬化很慢，早期强度低，但28天后，强度可有大量增高，一年以后可赶上阿利特的强度。又因为C₂S水化热小，抗水性好，因此在一些特殊工程或处于侵蚀大的工程项目，适当提高贝利特，降低阿利特是有好处的。C₄AF的早期水化速度较快，介于C₃A和C₃S之间，但是之后的水化速度不如C₃S。早期强度发展与C₃A相当，并且后期能和C₂S一样持续增长。C₄AF的抗冲击及抗硫酸盐性能好，同时水化热比C₃A低。因此，在道路水泥和抗硫酸盐水泥中，适当提高C₄AF较好，一般要求其含量不低于15%。C₄A₃$遇水后迅速水化，水化方程见表 1.1，在水较少的情况下，水化从开始至结束，水化产物中都存在AFt和AFm这2种水化物。由于在水较少的情况下，C₄A₃$矿物相水化反应不易达到平衡。在水化初期，AFt生成量较多，随后AFt会逐渐转化成AFm。故在最后的水化产物中，AFt含量很少，水化产物是以AFm和无定型AH₃铝胶为主。

请支付后下载全文，论文总字数：21897字