CaO-Al2O3-Fe2O3体系矿物形成化学及水化研究文献综述

 2021-10-06 12:10

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文 献 综 述

一、前言

水泥是加水拌和成塑性浆体,能胶结砂、石等材料既能在空气中硬化又能在水中硬化的粉末状胶凝材料。水泥按用途可以分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。按主要水硬性物质分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等。按主要技术特性分为快硬性、水化热、膨胀性耐高温性等。水泥基材料作为生产建设中不可或缺的原材料,为现代国民经济的发展和进步做出的重大贡献。

二、我国水泥的发展现状

近年来,随着我国经济的快速发展,高速公路、高速铁路等一批大型基础建设项目的实施,房地产市场飞速发展和新农村建设项目的落实,国内市场对水泥仍保持较大的需求。水泥行业作为支撑社会和经济发展的重要基础原材料工业,在挑战中展现出勃勃生机。随着水泥化学研究的深人,新品种水泥不断被发现。十九世纪末到二十世纪初,世界上出现了矾土水泥。这种水泥熟料的矿物组成主要是铝酸钙,在我国称之为铝酸盐水泥。它与硅酸盐水泥相比,具有早强、抗硫酸盐和海水侵蚀以及耐火等优良性能,但是该水泥有后期强度倒缩的缺点,这就大大限制了它在建筑工程上的使用。所以铝酸盐水泥目前主要用于耐火工程和临时抢修工程。

多年来我国水泥的产品结构变化不大,主要以普通硅酸盐水泥和矿渣水泥为主,其次是硅酸盐水泥,这三种水泥的产量占中国水泥产量的92-95%,其中普通硅酸盐水泥的比例从 1985年的45.99%增加到2004年的54%,矿渣水泥从 1985年开始大量生产,以后比例在33-38%之间波动,硅酸盐水泥则呈逐步下降的趋势,2000年以后逐步降至5%左右。由于中国水泥近30年的高速发展,这三种水泥总产量的绝对值是逐年增加的,近年来,通用水泥占总产量的98%左右[1]。然而,我国从水泥大国成长为水泥强国还有很长的路要走,仍需努力改进。主要体现在:首先,中国的水泥产品质量与发达国家的相比仍有较大差距,其次,我国水泥工业的资源利用率不高,且单位能耗较高,水泥生产消耗大量的粘土、石灰石等矿产资源,第三,水泥生产中产生大量的 CO2给国民经济的可持续发展造成了巨大压力。面对水泥工业发展的挑战,要达到节能减排、提高性能的目的,可以通过以下三条途径:(1)提高混凝土耐久性以减少混凝土的需求量;(2)提高水泥使用性能以减少混凝土中水泥的使用量;(3)提高熟料和辅助胶凝材料性能以减少水泥中熟料使用量。

水泥工业的发展趋势[2]:1、水泥工业的发展必然置于我国经济发展的大环境之中,新型干法发展也应稳步发展,并具备较大的发展空间。2能源供应紧张将是制约高耗

能产业发展的瓶颈特别是煤炭供应环境短期内不会宽松,水泥市场的竞争虽然是价格的竞争其实质是成本的竞争,因此,落后回转窑首先出局。3、进入21世纪我国新型干法技术装备水平可称之为跨跃式提高,无论是原燃料的适应性,产能提高幅度,设备运转率及各项技术经济指标都大幅度提高。因此利用目前的技术装备水平,对20世纪投产的生产线进行以提产、降耗、增加效益为目的技术改造将会升温。

三、硅酸盐水泥的矿物组成

普通硅酸盐水泥中含有4种主要矿物,硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)、铁铝酸四钙(C4AF)。硅酸三钙,简写C3S,含量37%~60%,硅酸三钙水化反应速度快,水化放热量较高,是决定水泥强度(尤其是早期强度)最重要的矿物;硅酸二钙,简写C2S,含量15%~37%,硅酸二钙水化反应速度很慢,水化放热量很少,早期强度低,但后期稳定增长,大约1年后其强度可接近C3S;铝酸三钙,简写C3A,含量7%~15%。铝酸三钙水化反应速度最快,水化放热量最高,但强度值不高,增长也甚微;铁铝酸四钙,C4AF,含量10%~18%。铁铝酸四钙水化反应速度较快,水化放热量少。强度值高于C3A,后期增长也甚微。

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