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水泥企业的十万个为什么—化验室及工艺知识(三)高铝水泥的生产及性能特点

日期：2023-08-24 07:23:57 来源：网络整理作者：本站编辑浏览：21 评论：0

16、高铝水泥的生产及性能特点

以铝酸钙为主、氧化铝含量约 50%的熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为高铝水泥。高铝水泥熟料的主要矿物组成为:CA、CA2、C12A7、C2AS，还有微量的尖品石 (MA 和钙石(Ca0·Ti0)以及铁相，可能为 C2F，也可能为 CF、Fe2O3、FeO等。高铝水泥生产所用原料为矶土和石灰石。国外多采用熔融法生产高铝水泥。原料不需磨细，可用低品位矾土。但烧成热耗高，熟料硬度高，粉磨电耗大。我国广泛采用回转窑烧成法，烧成热耗低，粉磨电耗低，可用生产硅酸盐水泥的设备。但要用优质原料，生料要均匀，烧成温度范围窄，仅 50~80℃，烧成温度一般在 1300~1380℃。在烧中要采用低灰分燃料，以免灰分落入而影响物料的均匀性，造成结大块和熔融。另外，要控制好烧成带的火焰温度。由于熟料凝结正常，水泥粉磨时不加石膏等缓凝剂。

生料配料主要控制碱度系数 Am=[C-1.87S-0.7(F+T)]/[0.55X(A-1.7S-2.53M)]和铝硅比系数(A1:0./Si0:)。Am 值高则 CA 多，水泥凝结快，强度高;Am 值低，则CA 少而 CA2多凝结慢、强度低。回转窑生产时，普通高铝水泥一般 Am 选取 0.75，若为快硬高强的高铝水泥，Am 应控制在 0.8~0.9之间:如要求具有较好的耐高温性能，则A 应控制在 0.55~0.65较为合适。铝硅比 A/S 值对水泥强度有很大影响。A/S＞7，水泥标号可达 325 号以上:A/S＞9，水泥标号可达 425 以上，对于低钙铝酸盐水泥，A/S 常高于 16。

CA 是高铝水泥的主要矿物，有很高的水硬活性，凝结时间正常，水化硬化迅速;CA2水化硬化慢，后期强度高，但早期强度却较低，具有较好的耐高温性能。

CA的水化产物与温度关系很大,在环境温度低于 20℃时,主要生成CAH10温度20~30℃,转变为 C3AH6和 A1(0H)3凝胶:温度高于 30℃时，则转变为 C3AH6和 A1(0H)3凝胶。C12A7的水化与 CA 相似，结品的C2AS 水化很慢，β-C2S 水化生成C-S-H 凝胶。由于介相 CAH10和C2AH8逐步转变为 C3AH6稳定相，温度越高，转变越快，同时晶型转变释放出大量游离水，孔隙率急剧增加，使得高铝水泥的长期强度特别是在湿热环境下明显下降，甚至引起工程破坏，因此，许多国家限制高铝水泥应于结构工程。

高铝水泥初凝时间不得早于 40min，终凝时间不得迟于 10h。在高铝水泥中加入 15%~60%硅酸盐水泥会发生闪凝，这是因为硅酸盐水泥析出 Ca(0H)2，增加液相的 PH 值之故。高铝水泥的特点是强度发展非常迅速，24h 内几乎可达到最高强度，标号以 3d 抗压强度来表示。该水泥分为425、525、625、725 四个标号。其 28d 强度不得低于 3d 强度指标。另一特点是在低温(5~10%)也能很好硬化，而在气温较高(＞30℃条件下养护，强度剧烈下降。因此，高铝水泥使用温度不得超过 30℃，更不宜采用蒸汽养护。高铝水泥抗酸盐性能好，因为水化时不析出 Ca(OH)2。此外，水化产物含有 Al(OH)3凝胶，使水泥石致密，抗渗性好，对碳酸水和稀酸(PH 不小于4)也有很好的稳定性，但对浓酸和浓碱的耐蚀性不好。由于在高温下(＞900℃)，高铝水泥会发生固相反应，烧结结合逐步取代水化结合，因此,高铝水泥又有一定耐高温性，在高温下仍能保持较高强度，特别是低钙铝酸盐水泥，可作各种高温炉内衬。目前高铝水泥主要用于配制膨胀水泥、自应力水泥和 1200℃~1400℃的耐热混凝土。

17、广泛试纸测定氯化按缓冲溶液为什么偏高

配制PH10的NH4OH-NH4CL 缓冲溶液时，将675gNHCl 溶于水中，加570mlNH4OH，然后用水稀释至 1L，为什么用广泛试纸测定 H 值不是 10，而是 10 以上，有时达到13。

PH10NH3-NH4Cl 缓冲溶液主要用于钙镁含量的络合滴定，其溶液的 PH 值要求在 10左右测定溶液 PH值的方法很多，通常是用广泛试纸蘸取缓冲溶液，然后迅即与 PH 值色板对照试纸浸湿部位颜色与色板上最相近的那个颜色所对应的 PH 值数值就是溶液的 PH 值。本题中所讲配制 PH10NH3-NH4C1 缓冲溶液，用广泛试纸测定 PH 值不是 10，其原因如果不是强碱引入溶液(器具上粘有强碱，未洗净或由于意外原因引入强碱)，则问题出在氨水浓度和广泛试纸的操作这两方面。

在试验中，PH 为10 的缓冲溶液是控制溶液酸度的一种缓冲溶液。因为缓冲剂本身浓度较大，因此对计算结果也不要求十分准确，其数值采用近似方法计算。加之氨水浓度不固定，一般在 26%~28%之间波动，所以配制的缓冲溶液其 H 值也不一定很准，PH 值大于10 就是非常可能的。另外，以广泛试纸检验的 PH 值，应在蘸取缓冲溶液半秒钟(0.5s)之内对照色板，如果时间长了再对比也有偏高的可能。即便用 PH 值计来测定，用甘汞电极和玻璃电极测得的 PH 值在碱性范围内也不十分准确。只有选用合适在碱性区域内使用的电极测定才会比较准确。如果经检测溶液 H 值略大于 10，对测定结果的影响不显著，这一点尽管放心使用。但如果经检测溶液 PH 值太大，远远超过 10，象题中所说达到 PH13 以上，则应香明具体原因，反复检测几次，若仍为 PH13 以上，则应弃之重新配制。

根据缓冲溶液的缓冲机理，一般来说，如果氨水的浓度变化对溶液 PH 值影响不十分显著，误差原因通常是化验员在操作时，广泛试纸蘸取缓冲溶液后没有在规定的时间(半秒钟)以内对照色板，或缺乏经验，对照不准而造成了误差，有的甚至将 PH10 误差为 PH13，凡属这种情况，化验员应加强基本技能的训练，熟练后即可减少此类误差。

18、硅酸二钙的性能特点

CS 在熟料中含量一般为 20%左右，是硅酸盐水泥熟料的主要矿物之一，在熟料中并不是以纯的形式存在，而是与少量 Mg0、A0、Fe0、R 等氧化物形成固溶体，通常称为贝利物(Belite)或B矿。纯CS在1450C以下有下列多晶转变。

在室温下，a、aH、AL、β等变型都是不稳定的，有转变成γ的趋势。在熟料中a型、。型一般较少存在，在烧成温度较高、冷却较快的熟料中，由于固溶有少量 Mg0、A12O3、Fe2O3;等氧化物，可以β型存在。通常所指的硅酸二钙或B矿即为B型硅酸二钙。a 型和aH型C2S 强度较高，而γ型C2S 乎无水硬性。在立窑生产中，若通风不良，还原气氛严重、烧成温度低、液相量不足、冷却较慢时，则硅酸二钙在低于 500℃下，易由密度为3.28g/cm的β型转变为密度为 2.97 g/cm的型，体积膨胀 10%而导致熟料粉化，但若液相量多，可使溶剂矿物形成玻璃体，将β型硅酸二钙晶体包围住，并采用迅速冷却方法使之越过β型向γ型转变温度而保留下来。

纯硅酸二钙色洁白，当含有 Fe2O3时星棕黄色。贝利特水化反应较慢，28d 水化20%左右凝结硬化缓慢，早期强度较低，但后期强度增长率较高，在一年后可赶上阿利特。贝利特的水化热较少，抗水性较好。

19、硅酸三钙的性能特点

C3S 是硅酸盐水泥熟料的熟料的主要矿物。其含量通常为 50%左右，有时甚至高达 60%以上。纯 C3S 只有在 2065~1250℃温度范围内才稳定。在 2065℃以上，不一致熔融为 CaO和液相:在 1250℃以下，分解为 C2S 和 Ca0，但反应很慢，故纯 C3S 在室温可呈介稳状态存在。C3S 有三种晶系七种变型:

R型为三方晶系，M型为单斜晶系，T 型为三斜晶系，这些变型的晶体结构相近。在硅酸盐水泥熟料中，通常不以纯的 C3S 形式存在，总含有少量 MgO、A120、Fe203等，形成固溶体，称为阿利特(Alite)或A矿，阿利特通常为M型或R型。

纯C3S 为白色，密度为 3.14 g/cm，其晶体截面为六角形或棱柱形。单斜晶的阿利特单晶为假六方片状或板状。在阿利特中常以 C2S 和CaO 的包裹体存在。

C3S 凝结时间正常，水化较快，放热较多，早期强度高且后期强度增进率较大。28d 强度可达1年强度的 70%~80%，其 28d 强度和1年强度在四种矿物中均最高。但C3S的水化热较高，抗水性差。

来源：林宗寿《水泥企业的十万个为什么》

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