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硫铝酸盐水泥发展现状

2020-10-23 11:32 作者:菠菜评级 点击:

  要:硫铝酸盐水泥作为特种水泥品种之一,具有早期强度高、凝结时间短、抗腐蚀性好、抗冻融性好、液相碱度低、自由膨胀率低等优点,并且生产成本低,在目前具有广阔 的市场前景。本文重点阐述了硫铝酸盐水泥的性能、用途、生产条件及状况。 关键词:硫铝酸盐水泥;特种水泥;性能;用途;生产条件;生产现状 Current Si tua Sulpho-aluminat LiangMingChongQing Uinvers TechnologyAbstract:Sulpho-a luminat cementvar headvant ages early per iod, shor corros ion, bet quidphase eeexpans ive heproduct ion cos sulpho-alumina ow,so rgemarket foreground. wefocus heper formance ioncondi sulpho-aluminat Keywords: sulpho-a luminat performance production condi ons;produc 随着现代工业的发展,到了20世纪初,仅仅有硅酸盐水泥、石灰、石膏等几种胶凝材料已远远不能满足重要工程建设的需要,因而一些专用水泥品种和 特种水泥品种便应运而生。硫铝酸盐水泥是由矾土、石灰石、石膏按一定配比, 经低温(1300~1350)煅烧而生产以硅酸二钙(C 主要矿物相的熟料,再在该熟料中配加适量混合材(石灰石、石膏等)后,共同粉磨而制成的具有早期强度高强、凝结时间短、碱度低等一系列优异性能的 水硬性胶凝材料 。硫铝酸盐水泥是1975年我国建筑材料科学研究院研制成功的,并于1982年获得国家发明二等奖 ,随着研究的不断深入这种水硬性胶凝材料被开发成了一系列特种水泥,包括高强硫铝酸盐水泥、自应力硫铝酸盐水 泥、快硬硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥等5个硫铝酸 盐水泥品种 。硫铝酸盐水泥熟料的生产所需要的热耗低,且其易磨性好,因而是一种节能水泥。2005年,我国硫铝酸盐水泥产量达到了125.3万吨。目前, 全国硫铝酸盐水泥产量基本稳定在125万吨左右。 1硫铝酸盐水泥的性能 1.1早期强度高 在目前企业所生产的各种快硬水泥中,硫铝酸盐水泥的早期强度性能要比 硅酸盐水泥高3个标号,最高达725,其3d或7d的抗压强度指标也与普通硅酸盐 水泥28d的抗压强度相当 S),因而水泥的后期强度会缓慢提高,不会有后期强度倒缩的情况出现。因此,硫铝酸盐水泥是一种早期强度高强、凝结时间短、后期强度不会 倒缩的优质水泥。 快硬硫铝酸盐水泥个强度等级强度等级 抗压强度/MPa 抗折强度/MPa 1d 3d 28d 1d 3d 28d 42.5 52.5 62.5 72.5 30.0 40.0 50.0 55.0 42.5 52.5 62.5 72.5 45.0 55.0 65.0 75.0 6.0 6.5 7.0 7.5 6.5 7.0 7.5 8.0 7.0 7.5 8.0 8.5 1.2 自由膨胀率低 硫铝酸盐水泥,一种具有低自由膨胀率优势的水泥,由表2可以看出,在灰 砂比(C/S)为1:0.5 的情况下,低碱硫铝酸盐水泥28天的自由膨胀率为 0.00~0.10%,快硬硫铝酸盐水泥28天的自由膨胀率为0.00~0.07% 硫铝酸盐水泥自由膨胀率水泥品种 28天自由膨胀率硫铝酸盐低碱水泥 硫铝酸盐快硬水泥 1:0 0.00~0.15%0.00~0.07 1.3 液相碱度低 硅酸二钙(C S)是硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物组成,水泥水化过程中,C S)水化产物Ca(OH)2只是一种中间产物,最 终生成C O,因此,硫铝酸盐水泥液相碱度较低,见表3,而普通硅酸盐水泥的水化液相PH值一般高达13左右。 水泥品种水灰比(W/C) 水泥液相1小时后PH值 硫铝酸盐低碱水泥 硫铝酸盐快硬水泥 10:1 10:1 10.5 11 1.4 硫铝酸盐水泥具有极好的抗冻融性,普通硅酸盐水泥如果在早期受冻,待温度恢复到常温时,其强度损失大约50%,而硫铝酸盐水泥只损失9%左右 20的低温环境下使用,可保持入模温度维持在5以上,并且混凝土 3~7天的强度可以达到设计强度的70~80% JGJ104-2011)也指出:硫铝酸盐水泥混凝土可以在0~- 25的低温环境下施工。 1.5 凝结时间快 普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐 水泥和复合硅酸盐水泥按国家标准GB175—2007规定,初凝时间不小于45min, 终凝不大于600min;而硫铝酸盐水泥按国家标准GB20472—2006规定,其初凝不 大于25min,终凝时间不小于180min。 1.6 优良的抗腐蚀性能 硫铝酸盐水泥对海水、氯盐(NaCl 、MgCl 2)、硫酸盐(Na SO4、MgSO SO4)、尤其是它们的复合盐类(MgSO4+ NaCl)等,都具有优良的耐蚀性 。尤其是抗海水侵蚀性能优于高抗硫硅酸盐水泥,抗侵蚀系数大于0.9[10] 1.7抗渗性能高 硫铝酸盐混凝土水泥石结构较为致密,因而致使其抗渗透性能较好,是同 标号硅酸盐水泥混凝土的2~3倍。 硫铝酸盐水泥的用途2.1 硫铝酸盐水泥在抢修、抢建工程中的应用 大量试验研究表明,快硬早强硫铝酸盐水泥是我国当前较为先进的抢修、 抢建工程用水硬胶性材料。完全可以用于各种抢修、抢建工程中。在道路路面 抢修、修补工程中,用硫铝酸盐水泥掺CNL-型高效早强剂配制的道路混凝土, 不需特殊养护,8h后强度即可达到设计强度的80%,12h即可达到设计强度 [11] ,同时,硫铝酸盐水泥粘结性强、自身膨胀性弱,可有效防止混凝土收缩, 增强修补道路板块与周围板块的嵌挤力,高的抗渗透性能又能防止地表水下渗 损坏道路基层 [12] ,因此硫铝酸盐水泥是理想的道路路面抢修、修补工程用材料。 2.2 硫铝酸盐水泥在冬季施工工程中的应用 硫铝酸盐水泥早期水化放热量大,凝结时间短,温峰值高且集中,这些特 点都有利于硫铝酸盐水泥混凝土蓄热保温和养护,使建筑物尽早达到抗冻临界 强度 [12] 。硫铝酸盐水泥混凝土即使早期受冻对后期强度影响也不明显,且可以 25的低温环境下施工。2.3 硫铝酸盐水泥在生产GRC相关制品中的应用 GRC制品是指由硫铝酸盐水泥与抗碱玻璃纤维复合而成的制品,具有轻质、 高强、耐久等优良性能,在我国已得到了广泛应用。硫铝酸盐水泥碱度低,与 玻璃纤维复合制备玻璃纤维增强水泥(GRC)制品时,能减缓对玻璃纤维的腐蚀, 大幅提高GRC制品的耐久性 [13] 。目前GRC制品种类繁多,主要有GRC内、外隔墙 板,GRC建筑外装饰构件和艺术品,GRC粮仓及无梁楼盖,GRC保温板及发泡材料 等建筑材料。 2.4 硫铝酸盐水泥在抗腐蚀工程中的应用 硫铝酸盐水泥具有优异的抗氯盐和抗硫酸盐性能,即使不养护的硫铝酸盐 水泥胶砂试件也具有显著的抗硫酸盐性能 [14] 。南疆铁路和青新铁路所经过的含 有高浓度氯化物、镁盐和硫酸盐地下水的地段,采用快硬硫铝酸盐水泥现场实 验和施工的大小十几座桥梁,至今使用效果任然良好 [15] 2.5硫铝酸盐水泥在其他工程中的应用 硫铝酸盐水泥由于其具有早期强度高强、抗渗透性高、抗冻融性好、长期 稳定性好、耐腐蚀、凝结时间短、碱度低、自由膨胀率低等一系列优异的性能, 除了在上述工程中被大量应用外,还被广泛应用于喷锚支持、加固工程; 水工、海工工程;地下工程;防碱一集料反应工程;混凝土预制构件、 高强预应力混凝土管桩的制备等相关工程、领域中,并且取得了很好的效果。 硫铝酸盐水泥的生产3.1 生产技术 硫铝酸盐水泥熟料生产技术与硅酸盐水泥熟料生产技术相比具有一定差异, 主要表现在原料、烧成温度、生成矿物相等方面。 生产硅酸盐水泥熟料所使用的原料主要为高品质石灰质原料、粘土质原料、 校正原料(包括铁质校正原料、硅质校正原料、铝质校正原料),其中要求石 灰质原料中CaO48%( 若低于48%,可将其与CaO>48%的石灰质原料搭配使用) AF),烧成温度为1450左右 [16] 生产硫铝酸盐水泥熟料所使用的主要原料有石灰质原料、矾土和石膏,对原料的技术要求是:石灰质原料中CaO48%( 若低于48%,可将其与CaO>48%的石 灰质原料搭配使用) ,其中MgO<20%;矾土中Al 20%、SO3>38%;无水石膏中SO 3>45% [17] 。硫铝酸盐水泥熟料的矿物组成主要是 硅酸二钙(C S),烧成温度为1300~1350,比硅酸盐水泥熟料烧成温度低100~150。在生产硫铝酸盐水泥熟料过程中主要控制铝硫比 (P)和碱度系数(CM)两个数值,CM一般维持在0.9~1之间,P一般维持在3.5 ~4.0之间,如果CM>1,将会出现大量f 7等矿物,从而影响水泥的水化速度、水化产物及形态;如果CM过小,则熟料中C S含量增加,从而导致C S的含量降低,对水泥性能产生不利影响;若石膏含量不足,则会使Al AS含量增加,导致水泥早期性能下降[18] 3.2CO 排放硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥相比,生产量相同的情况下CO 2排放量却有很大 的差别,硫铝酸盐水泥CO 2的排放量基本上是硅酸盐水泥CO 2排放量排放量的一半 [19] ,CO 2排放量较硅酸盐水泥少,则从侧面说明生产相同量的水泥熟料,硫铝酸 盐水泥的能耗较硅酸盐水泥低。研究表明,在同样窑型中煅烧这两种水泥熟料, 硫铝酸盐水泥熟料的产量比硅酸盐水泥熟料产量高20%,煤耗低15%左右 [20] 结束语硫铝酸盐水泥具有早期强度高、凝结时间短、抗腐蚀性好、抗冻融性好、 液相碱度低、自由膨胀率低等优点,利用其开发出的一系列具有高附加值的水 泥产品对于我国水泥行业发展具有重要意义。硫铝酸盐水泥的生产对资源消耗 率、CO 2排放量较硅酸盐水泥低,因而可实现低成本工业化生产。又由于硫铝酸 盐水泥具有较普通硅酸盐水泥的特殊性能,在硅酸盐水泥市场已趋于饱和以及 一些特殊工程、特殊施工条件要求的今天,硫铝酸盐水泥作为一种特种水泥必 将迎来广阔的发展前景。 参考文献: 苏木珍,张量. 硫铝酸盐水泥的分类及其各品种间的区别[ 2007(02):32-36. 苏木珍,张量. 硫铝酸盐水泥[M] 北京:北京工业大学出版社, 1999. 王建军,张自力, 2011(06):51-53. 特种水泥,2011(02) :58- 60. 北京:中国铁道出版 中国高新技术企业, 2008(13) :207-210. 硫铝酸盐水泥混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能[ 混凝土与水泥制品,2012(10) 四川建材,2010,36(03) :76-78. [11] 2000(10):38. [12] 快硬硫铝酸盐水泥(R.SAC)在路面工程中的应用[ 2010(03):144-145. [13] 2000(01):50-52 [14] 凝土与水泥制品,2010(10) [15]方国安, [16]邵争鸣, 北京:化学工业出版社, 2006. [17] 王建军, 张自力, 2011(06):51-53. [18] 河南科技,1998(10): 26- 27. [19] 济南大学学报(自然科学版) 2004,18( 01) 24-27. [20] 酸盐系列 水泥 1998,19(04):31-34.

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