磷渣中磷和氟对硅酸盐水泥的水化影响机理

摘要

磷渣在水泥工业中的应用有两方面,一方面是作为原料生产水泥,可以改善生料的易烧性。另一方面,可以作为水泥混合材。但是磷渣作为水泥混合材的时候会对硅酸盐水泥产生不利的影响。这些影响主要包括两方面,一是凝结时间太长,有时初凝时间可达12小时以上:二是早期强度太低。这两方面的因素严重制约着磷渣作为水泥混合材的应用。
　　 为了改善磷渣这些缺点,本文通过化学方法来激发磷渣的活性,来提高磷渣的水化速率以及缩短磷渣的凝结时间。生石灰能够提高磷渣硅酸盐水泥的3d和28d强度,3d强度比未掺生石灰的磷渣硅酸盐水泥提高0.5MPa(增长率2.0％),28d强度可以提高4.7MPa(增长率12.2％)。氢氧化钠(或碳酸钠)以及与尿素或氯化钠的复合都可以加速磷渣胶凝材料的水化,但是氢氧化钠与尿素,氢氧化钠与氯化钠的复合作用更明显。从磷渣反应率来看,激发剂对磷渣活性的激发主要发生在磷渣水化早期,后期增幅不大。以氢氧化钠为例,1d的磷渣反应率为24.12％,而28d的磷渣反应率只比1d增加了4.96％.
　　 同时,本文针对磷渣对水泥的缓凝作用,提出了用磷渣浸泡液代替水,即水泥单矿(硅酸三钙和铝酸三钙)在磷渣浸泡液中水化的方法,然后通过化学结合水,XRD,SEM,水化放热速率等手段和方法,来探讨磷渣中磷和氟对水泥单矿的水化进程的影响。研究表明,磷渣中可溶性的磷和氟对水泥单矿的水化有明显的延缓作用。从SEM上可以看到,由于磷和氟对水化延缓的作用,使得硬化浆体3d的微观形貌存在少量孔隙,但是同时也减少了裂缝出现的几率。从水化放热曲线上可以看到,硅酸三钙在磷渣浸泡液中的水化明显比在水中水化的放热量要少,难溶性的磷酸钙对水泥单矿的水化也有一定的延缓作用,难溶性的氟化钙对铝酸三钙的水化速率几乎没有影响。硅酸三钙在磷渣浸泡液中水化的第一个放热峰明显比在水中水化的第一个放热峰低,而且诱导期延长,推迟了第二个放热峰的出现。在整个放热曲线上呈现放热峰的峰值低,峰出现的时间推迟的特点。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 磷渣的产生与应用

1.2.1 磷渣的产生

1.2.2 磷渣的化学和矿物组成

1.2.3 磷渣的水硬活性

1.2.4 磷渣在水泥工业中的应用

1.3 研究内容与研究思路方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究思路与方法

第2章 生石灰对磷渣活性的激发

2.1 引言

2.2 原料的化学成分及磷渣的矿物组成

2.3 生石灰的掺量对磷渣硅酸盐水泥物理性能的影响

2.3.1 生石灰激发磷渣硅酸盐水泥配合比设计方案

2.3.2 生石灰激发磷渣硅酸盐水泥的抗压强度及凝结时间试验结果

2.4 生石灰激发磷渣硅酸盐水泥配比的优选及水化样制备

2.5 磷渣硅酸盐水泥的化学结合水及磷渣反应率

2.5.1 化学结合水

2.5.2 磷渣反应率

2.6 生石灰激发磷渣硅酸盐水泥的XRD分析

2.7 生石灰激发磷渣硅酸盐水泥的SEM分析

2.8 本章小结

第3章 阴离子对磷渣胶凝材料水化硬化的影响

3.1 实验方案配比

3.2 阴离子对磷渣胶凝材料化学结合水的影响

3.2.1 化学结合水的测定

3.2.2 阴离子对磷渣胶凝材料化学结合水变化特点

3.3 阴离子对磷渣胶凝材料反应率的影响

3.3.1 磷渣反应率的测定

3.3.2 磷渣反应率的变化特点

3.4 磷渣胶凝材料硬化浆体XRD分析

3.5 磷渣胶凝材料硬化浆体SEM分析

3.6 阴离子对磷渣胶凝材料凝结时间的影响

3.6.1 磷渣的缓凝机理

3.6.2 阴离子对磷渣胶凝材料凝结时间影响

3.7 阴离子对磷渣胶凝材料水化硬化的影响机理

3.8 本章小结

第4章 氟和磷对水泥单矿水化的影响

4.1 实验原料

4.2 水泥单矿(C3A和C3S)的制备

4.3 C3A和C3S的分析与测试

4.3.1 C3A和C3S的游离氧化钙测试

4.3.2 C3A和C3S的游离氧化钙测试结果及XRD图谱分析

4.4 磷和氟对C3A水化硬化的影响

4.4.1 样品的制备及测试方法

4.4.2 C3A在水中和磷渣浸泡液中水化的化学结合水测定

4.4.3 C3A在水中和磷渣浸泡液水化XRD分析

4.4.4 C3A在水中及磷渣浸泡液中水化的SEM分析

4.4.5 P2O5和F对C3A水化放热的影响

4.5 氟和磷对C3S水化硬化的影响

4.5.1 样品的制备及测试方法

4.5.2 C3S在水中和磷渣浸泡液中水化的化学结合水测定

4.5.3 C3S在水中和磷渣浸泡液水化XRD分析

4.5.4 C3S在水中及磷渣浸泡液中水化的SEM分析

4.5.5 磷渣中的P2O5和F对C3S水化放热的影响

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.1.1 阴离子对磷渣激发的机理

5.1.2 P2O5和F对水泥单矿水化的影响

5.2 展望

致谢

参考文献

附录:攻读硕士研究生期间发表的论文