影响低钙水泥熟料中C2S活性因素的探讨(三)
三结果分析
不同试样在相同温度下煅烧后，其f-CaO的含量见下表。
次数 |
CaO净重（g） |
消耗标液体积（ml） |
TCaO（g/ml） |
TCaO平均值（g/ml） |
1 |
0.0101 |
2.35 |
0.0043 |
0.00413 |
2 |
0.0104 |
2.42 |
0.0043 |
|
3 |
0.0126 |
3.34 |
0.0038 |
不同试样在相同温度下煅烧后，其f-CaO的含量见下表。
1300℃
日期 |
次数 |
物料净重（g） |
消耗标液体积（ml） |
TCaO（g/ml） |
f-CaO平均值 |
1-1 |
1 |
0.4516 |
2.50 |
0.00413 |
2.32 |
2 |
0.3619 |
1.95 |
0.00413 |
||
3 |
0.3956 |
2.35 |
0.00413 |
||
1-2 |
1 |
0.4408 |
2.11 |
0.00413 |
1.80 |
2 |
0.3930 |
1.90 |
0.00413 |
||
3 |
0.3773 |
1.30 |
0.00413 |
||
1-3 |
1 |
0.4640 |
0.90 |
0.00413 |
0.93 |
2 |
0.3520 |
0.60 |
0.00413 |
||
3 |
0.3981 |
0.81 |
0.00413 |
||
2-1 |
1 |
0.4317 |
1.80 |
0.00413 |
1.69 |
2 |
0.4120 |
1.60 |
0.00413 |
||
3 |
0.4985 |
2.10 |
0.00413 |
||
2-2 |
1 |
0.4129 |
1.60 |
0.00413 |
1.64 |
2 |
0.3608 |
1.46 |
0.00413 |
||
3 |
0.3518 |
1.40 |
0.00413 |
||
2-3 |
1 |
0.4916 |
0.81 |
0.00413 |
0.9 |
2 |
0.3928 |
0.92 |
0.00413 |
||
3 |
0.4960 |
0.96 |
0.00413 |
与上表相同可得
1200℃
1-1 |
1-2 |
1-3 |
2-1 |
2-2 |
2-3 |
15.43 |
14.66 |
13.5 |
14.3 |
13.21 |
9.95 |
1250℃
1-1 |
1-2 |
1-3 |
2-1 |
2-2 |
2-3 |
9.89 |
8.58 |
5.46 |
8.12 |
8.17 |
5.37 |
1350℃
1-1 |
1-2 |
1-3 |
2-1 |
2-2 |
2-3 |
1.176 |
1.0 |
0.9 |
1.52 |
1.43 |
0.84 |
1400℃
1-1 |
1-2 |
1-3 |
2-1 |
2-2 |
2-3 |
1.85 |
0.91 |
0.8 |
0.72 |
0.87 |
0.64 |
图1
根据图1可知，1320℃以前低钙水泥熟料中的f－CaO随温度的升高而降低，在1400℃左右达到最低点，。由此可知在1400℃ 时f－CaO最少，也就是说低钙水泥熟料的易烧性在1400℃时最好。尤其值得一提的是，无论是那一组实验组生料在1350℃以上时，f－CaO已经小于2%，，并且实验块收缩，说明物料已经进入烧成阶段。
3.1不同冷却制度对低钙水泥易烧性的影响
我们取1320℃时的料作为研究对象来研究不同冷却制度对水泥易烧性的影响。我们从新配料，
石灰石 |
38.86 |
8.16 |
2.14 |
0.97 |
44.3 |
3.78 |
100 |
1.77 |
2.62 |
2.21 |
煤灰 |
1.56 |
54.1 |
24 |
5.55 |
5.07 |
0.84 |
17 |
-0.2 |
1.83 |
4.32 |
铁粉 |
|
16.7 |
1.88 |
55.02 |
5.36 |
1.61 |
2 |
-0.4 |
0.29 |
0.03 |
低钙生料 |
39.13 |
17.7 |
6.258 |
3.014 |
45.2 |
3.96 |
|
0.68 |
1.91 |
2.08 |
灼烧基 |
|
23.2 |
8.219 |
3.958 |
59.4 |
5.19 |
C3S |
C2S |
C3A |
C4AF |
|
|
|
|
|
|
|
4.29 |
63.4 |
15.1 |
12 |
原理及试验内容如（2）不同的是煅烧方法不同。该煅烧方法是，将物料放入高温井式炉中，待物料在30分钟烧到900℃，保温30分钟，再让物料在40分钟内升到1320℃，待保温10分钟后取出二组物料其中没加BaSO4记做1—1—1320—10，加BaSO4记做2－1—1320—10。待物料再保温十分钟，再取出二组数据，不加BaSO4的记做1—1—1320—20，加BaSO4的记做2—1—1320—20。待物料再保温10分钟即总共保温30分钟后取出4组数据。两组放到不同的沙里，来回使物料不停的移动以便使其加快冷却。不加BaSO4记做1—1—1320—30—S，加BaSO4记做2—1—1320—30—S。其余两组自然冷却，不加BaSO4的记做1—1—1320—30—Z。
加BaSO4的记做2—1—1320—30—Z。
然后粉磨，称量，最后滴定。滴定数据如下：
试样 编号 |
次数 |
初重（g） |
终重（g） |
消耗标液体积（ml） |
f-CaO （%） |
f-CaO平均值 |
1-3-1320-10 |
1 |
0.7074 |
1.2117 |
2.25 |
1.84 |
1.87 |
2 |
0.7074 |
1.0684 |
1.70 |
1.94 |
||
3 |
0.7074 |
1.1081 |
1.80 |
1.85 |
||
2-3-1320-10 |
1 |
0.6383 |
1.0018 |
1.90 |
2.16 |
1.99 |
2 |
0.6383 |
1.0368 |
1.80 |
1.86 |
||
3 |
0.6383 |
1.08125 |
2.10 |
1.96 |
||
1-3-1320-20 |
1 |
0.6382 |
1.1099 |
2.05 |
1.79 |
1.89 |
2 |
0.6382 |
1.1165 |
2.00 |
1.73 |
||
3 |
0.6383 |
1.0144 |
1.95 |
2.14 |
||
2-3-1320-20 |
1 |
0.7074 |
1.1922 |
1.77 |
1.51 |
1.65 |
2 |
0.7074 |
1.1498 |
2.00 |
1.87 |
||
3 |
0.7074 |
1.1765 |
1.80 |
1.58 |
||
1-3-1320-30-s |
1 |
0.7074 |
1.0770 |
1.80 |
2.01 |
1.96 |
2 |
0.7074 |
1.1677 |
2.40 |
2.15 |
||
3 |
0.7074 |
1.1573 |
1.90 |
1.74 |
||
2-3-1320-30-s |
1 |
0.6383 |
1.0714 |
1.95 |
1.86 |
1.67 |
2 |
0.6383 |
1.0465 |
1.70 |
1.73 |
||
3 |
0.6383 |
1.1169 |
1.65 |
1.42 |
||
1-3-1320-30-z |
1 |
0.7074 |
1.1225 |
2.10 |
2.09 |
1.71 |
2 |
0.7074 |
1.1721 |
1.65 |
1.47 |
||
3 |
0.7074 |
1.1820 |
1.80 |
1.57 |
||
2-3-1320-30-z |
1 |
0.7073 |
1.1357 |
1.30 |
1.25 |
1.33 |
2 |
0.7073 |
1.1496 |
1.40 |
1.31 |
||
3 |
0.7073 |
1.1129 |
1.40 |
1.43 |
四分析讨论
观察熟料外观发现1200℃，1250℃，1300℃，所烧熟料颜色大多呈微绿色，质地不够致密，多孔。1350℃和1400℃所烧料全部呈棕色，较致密。
从烧制出的水泥熟料外型上看，1200℃、1250℃温度下的试样加铁粉与不加铁粉没有明显的差别；掺加BaSO4与不掺加BaSO4没有区别，熟料大多成灰绿色，质地也不够致密，多孔，且试样在研磨的过程中易磨程度高，很容易就可以达到细磨的细度要求。而1300℃烧制出的熟料试样则有明显的区别，特别是加铁粉与不加铁粉的熟料容易就能区别开，加铁粉的熟料都呈现黑色，且试样呈融块状，质地较为致密，粉磨时硬度较大，不容易达到细磨的细度要求。不加铁粉的还是灰绿色，但颜色比1200℃、1250℃已经有变化，它的粉磨的难易程度较加铁粉的好磨。而1350℃、1400℃所烧出的水泥熟料，观察熟料外观发现所烧熟料颜色大多呈微黑色，质地够致密，少孔。1400℃所烧料颜色多呈黑色，较致密，而且所烧料全部呈融块状。掺加铁粉与不掺加铁粉的试样从颜色上看，掺加铁粉的试样颜色更黑些，质地更为致密，硬度更大些。
钙质原料经过煅烧所得到的产物为低钙水泥熟料,基本上都含有β-C2S和C4AF等活性矿物,利用热活化快速煅烧法,可使生料的预热、分解。固相反应与固液相反应各阶段基本上趋于重叠。这样,晶格的破坏与物质的无定形化,使分解产物和形成的矿物中间相具有很大的活性,降低反应活化能,减少β-C2S和CaO的晶体尺寸,增加晶体缺陷,较大地提高了化学化应速度;同时,较多地降低了液相出现的温度,减少了液相粘度,并使液相的生成和β-C2S几乎可以同时出现,从而大大加快了反应速度。采用急冷的方法,使生成的β-C2S等物质来不及转化为γ-C2S,被包裹在玻璃体中,增加了生成物的活性,提高了低钙水泥的早期及后期强度。
4.1BaS04活化C2S的活化作用
由实验内容可知，在做实验中，我们在每个温度都做了两组实验来研究 BaS04活化C2S的活化作用。C2S具有较高潜在活性，但早期活性难以发挥，这主要是由于β-C2S结构所致。C2S结构中[CaO6]10-八面体的共面结构是影响其早期强度发挥的主要因素。在β-C2S中，这种共面结构较少，是一个不连续的螺旋形链，因此水化过程中，Ca十溶出速度较慢，造成早期水化活性难以发挥。以大离子Ba++取代Ca++可使这种结构得到改善，造成[CaO6]10-八面体产生三维网络共面结构，提高水化活性。BaSO 4是低钙熟料活性的主要影响因素，含量少，矿物结构活化程度不够，强度得不到最大发挥，加量过大，影响缓烧操作工艺制度。适宜的烧成温度为1320℃，低钙加人BaSO4的料，可以低温烧成，但不可片面追求低温，一般不应低于1280℃;而温度过高，物料易烧，易结大块。由于BaSO4的矿化作用，使烧成反应速度加快，为此可加快窑速，相应增加喂料，以保持料层厚度，既提高了产量，降低了煤耗，又防止料层太薄时硫的挥发，也防止了料层太厚时早成的还原气氛。
1-1、1-2和2-1、2-2对比图
图3横坐标是温度（℃）纵坐标是f-CaO的含量
BaSO4对C2S的活化效果，当掺加少量BaSO4时,熟料中f-CaO含量显著降低,同时,Ba2+的引入使得C2S的晶格产生较大的畸变,因而也使得其水化较快,早期和后期强度在各组中最高。
C2S具有较高潜在活性，但早期活性难以发挥，这主要是由于β-C2S的结构所致。K.h.Jost认为在C2S结构中[CaO6]10-八面体的共面结构是影响其早期强度发挥的主要因素。在β-C2S中，这种共面结构较少，是一个不连续的螺旋形链，因此水化过程中，Ca++溶出速度较慢，造成早期水化活性难以发挥。他还认为以大离子Ba++取代Ca++可使这种结构得到改善，造成[Ca06]10-八面体产生三维网络共面结构，提高水化活性。
离子结合方式
按结晶化学尺寸效应，Ba++在C2S中能取代[CaO 8]14-中的钙离子。而Si6+只能取代[Si0 4]4-中的Si 4十，造成等价和不等价的类质同象。其固溶方程为:
CaSiO4+xBaO=Ca2-x BaxSi04+xCaO
Ca2Si04 +yCaSO4=Ca2-x·yV”ca (Si1-ySy04)+2yCa0+ySiO2
所以，低钙加入BaSO4的水泥生料，可以低温烧成，但不应片面追求低温，应在1320℃；而温度过高，物料易烧，易结大快。由于BaSO4的矿化作用，使烧成反应加快，不仅可改善生料的易烧性，降低熟料液相出现温度。
1-1-1400
2-1-1400
从图1-1-1400和图2-1-1400可知，掺入BaS04后，熟料主要矿物为C2S，C3S，C3A，C4AF，但仔细分析可发现如下几种变化：
掺入BaS04后，熟料出现了α-C2S衍射峰，其水化活性高于β-C2S
2-1-1400样的β-C2S两个最强峰高度下降但峰宽增加，说明BaS04有助于β-C2S缺陷，使结晶程度变差的作用，有助于水化活性的提高；β-C2S固溶了Ba2+，SO42-离子，具有活化中心的作用，故其水化活性增加。
未掺加BaS04的1-1-1400样有较多的C12A7，随BaS04加入，C12A7减少，到2-1-1400样已基本消失。C12A7的出现，一方面使f-CaO增加，另一方面，C12A7为速凝矿物，易使水化浆体结构便差影响强度的发挥。
编辑：
监督：0571-85871667
投稿：news@ccement.com
