1、目錄第一章：緒論 TOC o 1-5 h z 1.1課題的背景和意義11.1.1課題的背景11.1.2課題的意義11.2課題的創(chuàng)新點2第二章:高鋁水泥概況第三章：實驗部分第四章：優(yōu)化實驗第五章：正交試驗第六章：最優(yōu)組合實驗第七章:最有養(yǎng)護制度的確定第八章：微觀及形貌分析第九章：結論實驗背景及意義鋁酸鹽水泥（aluminous cement）;即磯土水泥 是指以磯土和石 灰石為原料，經高溫煅燒得到以鋁酸鈣為主、氧化鋁含量約50%的熟 料，經磨細制成的水硬性膠凝材料。鋁酸鹽水泥由于水化產物的晶型轉變，導致水泥石長期強度下降 的主要原因是：水泥水化后的主要水化產物CaOAl2O3 - 10H2O（簡

2、寫 為CAH ）和2CaO - Al O 8H O （簡寫為CAH ）不穩(wěn)定，在常溫下，隨102 3228著時間的推移，都會轉變成穩(wěn)定的3CaO Al2O3 6H2O （簡寫為C3AH6）， 三者的比重分別為1.72、1.95、2.52。但由于鋁酸鹽水泥硬化后強 度倒縮較為顯著，限制了它的應用范圍。Rodson等學者認為鋁酸鹽水 泥后期強度損失的原因是由于鋁酸鹽水泥的水化產物由CAH10和C2AH8 轉化成C3AH6時固相體積分別減少50%和35%,伴隨孔隙形成而強度下 降.在硅酸鹽系列水泥中礦物混合材的作用已經被人們所重視，適當 的加入混合材對提高硅酸鹽系列水泥材料的性能十分有利，在對鋁酸

3、鹽水泥的研究中發(fā)現,加入適量的礦物混合材對改善鋁酸鹽水泥的性 能有一定作用，由于水化物比重的變化，使水泥石的孔隙率顯著增加， 導致強度下降。此外，水化物CAH10和C2AH8都屬六方晶系，晶體呈片 狀、針狀，晶體間結合比較牢固，而C3AH6屬立方晶系，常有較多的位 錯等缺陷存在，晶體本身強度較低，晶體之間的結合也比前兩種晶體 差，這也是導致鋁酸鹽水泥強度下降的另一原因。在濕熱環(huán)境下，水泥石長期強度下降更為嚴重，甚至可能引起水泥石結構破壞。因此， 一般在結構工程中，不宜采用鋁酸鹽水泥。通常所說的超細水泥，一般指的是勃氏比表面積）5001000 tf kg, 平均粒徑5um左右，對于普通水泥進行超

4、細粉磨，不僅提高了水泥 的強度，還使其具有優(yōu)良的水泥漿噴灌性能，可用于特殊工程的澆注 和堵塞滲漏、噴涂等，是一般水泥無法實現的并實現高耐久性和低成 本化。若能將高鋁水泥制成超細水泥則其后期強度下降的致命缺陷將會得到很大的改善。水泥助磨劑簡介水泥助磨劑是一種化學外加劑，在水泥粉磨過程中摻入少量即可改善粉磨過程。為了提高粉磨效率，降低粉磨電耗，提高水泥粉磨細度和水泥強度，在不 改變工廠現有工藝和設備條件的前提下，在粉磨過程中，添加微量或少量的助磨劑去影響粉磨作業(yè)的機械力。水泥助磨劑是水泥產業(yè)鏈中的一個小產品，但是它在水泥行業(yè)中提產降耗等方面起著十分重要的作用，能為水泥企業(yè)帶來實實在在的效益。20世

5、紀80年代中期，我國研制成功了三個系列十多種助磨劑，分別適用于不同品種的水泥研磨。在比表面積不變的情況下，磨機臺時產量提高10% 20% ；礦化劑對熟料煅燒的產、質量提高；緩凝劑對水泥品質、性能的改善等等，已成為水泥生產中不可缺少的得力助手。隨著建筑工程技術水平的提高，一 般混凝士已不能滿足不同施工技術條件的需要，人們已研究出能夠改變混凝土各種性能的外加劑。如：配制優(yōu)質高強度的混凝土、縮短施工工期加快建筑速度、 滿足特殊條件下的施工要求、實現混凝土水平和垂直方向的泵管輸送、發(fā)展集中工業(yè)化大規(guī)模生產的商品混凝土等等；外加劑使混凝土的使用性能變得隨心所 欲，外加劑已成為除水泥、砂、石和水之外的第五

6、種必不可少的組成材料。水泥和混凝土外加劑專項研究成果及其技術經濟意義、工廠與工地的實施經驗寫真， 執(zhí)行水泥新標準后水泥企業(yè)的生產技術實踐，部分國家標準和行業(yè)標準選登等等，必將對我國水泥企業(yè)、水泥制品及建筑施工部門正確、規(guī)范地了解和使用外 加劑，起到積極的促進作用。作用在水泥磨機狀況不改變的條件下，可以改變磨內物料的分散性，有效消除水泥微細顆粒的靜電吸附和包球糊磨現象，優(yōu)化水泥顆粒級配。在保持相同的水泥強度等級，利用相同的水泥熟料和混合材并適當調整其配比的條件下，添加水泥助磨劑后水泥熟料一般可以降低6-10%，同時增加混 合材總量6-10%。在維持原有磨機產量不變，提高水泥粉磨細度及比表面積使水

7、泥強度3天提高20%,28天提高10%以上；或維持現有的水泥粉磨細度及比表面積，可以 提高水泥磨機的產量10%以上。水泥助磨劑還可以為水泥企業(yè)帶來的直接經濟效益：單產水泥電耗，研磨體的消耗量，磨機襯板消耗量，維修費用相應下降，生產率提高，企業(yè)生產規(guī)模 擴大，成本下降。同時水泥助磨劑的使用可以改善水泥的流動性，提高選粉機的效率，減少水泥結庫現象，水泥裝卸時間和費用均會相應下降。摻量（1）使用水泥助磨劑的企業(yè)都知道，水泥助磨劑每個品種都有其最佳摻量，液體產品摻量一般在0.03%-0.15%（我公司液體產品摻量一般在0.08%-0.10% 之間），摻量范圍大，價格懸殊也大；粉體產品摻量一般在0.5%

8、-1%，摻量大，價格也低。實際上，助磨劑加少了起不到好的效果，加多了助磨效果也不能增 加多少，水泥企業(yè)追求的應該性價比高的產品。因此，水泥助磨劑企業(yè)要有專業(yè)的研發(fā)人員和專業(yè)的技術服務團隊，給水泥廠做好顧問式營銷，針對不同企業(yè) 的不同工藝技術，設備和混合材特點進行量身打造，與水泥企業(yè)互利共贏，共同發(fā)展。在我國的市場上，以前國內的廠家生產和銷售的基本上均是粉體的。由 于水泥新標準中對摻量和氯離子的限制，許多廠家開始生產液體產品。但還有相當數量的廠家還在生產粉體產品。據筆者對國內粉體水泥助磨劑的調查和分析, 這些粉體添加劑中的主要成分是氯鹽和硫酸鈉。有些所謂的助磨劑中竟然沒有助磨組分。表中為國內一些

9、廠家生產的粉體水泥助磨劑的組成。眾所周知，氯鹽 和硫酸鈉對混合材有較好的活性激發(fā)作用，作者在這方面已進行了大量的研究工作，對它們的作用機理及對微觀結構和性能的影響進行了非常系統的研究，這 些研究結果都發(fā)表在國外著名的期刊上，而且已得到世界上水泥混凝土領域的廣泛認可和引用。將氯鹽和硫酸鈉加入到水泥中會造成一些潛在的危害，下面敘述 它們對水泥混凝土性能的影響。水泥混凝土中的高氯離子含量會引起鋼筋銹蝕，從而導致混凝土開裂破壞。據報道，約80%的混凝土耐久性問題是與鋼筋銹蝕 有關。所以，世界上許多國家對水泥中的氯離子含量都作出了比較嚴格的規(guī)定，而且水泥生產廠家及水泥混凝土外加劑的生產廠家也都比較自覺。

10、歐洲規(guī)定所 有品種水泥中的氯離子含量都應小于0.1%，對用于予應力混凝土中的水泥中的氯離子含量應嚴格控制。日本規(guī)定普通水泥中的氯離子含量應小于0.035%，早 強、超早強、中熱、低熱、抗硫酸鹽等水泥中的氯離子含量應小于0.02%。我國國家標準通用硅酸鹽水泥（GB175-2007）于今年6月1日正式實施，在 這個水泥新標準中增加了水泥生產中允許加入0.5%的助磨劑和水泥中的氯離子含量必須0.06%的要求。原來粉體助磨劑的摻量在0.8-1.0%左右，假如其中 的NaCl含量為30%，那助磨劑中加入的氯離子量為0.15-0.18%。即使現在可把摻量降到0.5%，但加到水泥中的氯離子或硫酸根離子的量是

11、沒有變的。再外 加水泥熟料及混合材中的氯離子量，水泥中的氯離子量將遠遠超過水泥新標準中的規(guī)定量（2）堿-骨料反應和水泥的含堿量限制.眾所周知，水泥中的堿就能與活性骨料發(fā)生反應而產生膨脹、甚至導致混凝土的開裂和破壞。因此，在許多重大工 程中，限制所用水泥中的含堿量要小于0.6%。粉體助磨劑的摻量在0.8-1.0%左右，假如其中的NaCl含量為30%，那助磨劑中加入的Na2O量為0.16-0.20%， 如其中還含30%的Na2SO4，則進一步增加0.10-0.13%的Na2O,這對低堿水泥的堿含量限制和潛在堿-骨料反應的發(fā)生會有很大的影響。美國在在建設高峰 時期也沒有太多關注堿-骨料，結果在八、九

12、十年代時，全國發(fā)現了大量的因堿-骨料反應而導致混凝土結構破壞的案例，現在大家是見堿變色。許多調查研 究結果表明，我國許多地區(qū)的骨料是堿活性的，而且也已發(fā)現有許多因堿-骨料反應而導致混凝土結構破壞的案例。因而在水泥中添加Na2SO4需要考慮潛在的 后果。（3）泛堿現象及混凝土強度倒縮在水泥中添加硫酸鈉有時能引起泛堿現象，摻量高時還能導致28天及以后齡期強度的倒縮盡管水泥混凝土中對硫酸鈉沒有直接的規(guī)定，但許多國家、地區(qū) 或工程項目對堿是有嚴格規(guī)定的。硫酸鈉對混凝土性能的影響會是多方面的。種類型號水泥助磨劑的種類（1）A、G2助磨劑（荊門職業(yè)技術學院林玉梅）A-有機試劑；G2-工業(yè)廢液（2）KPY9

13、9水泥助磨劑（南華水泥有限公司）（3）CBA1110水泥添加劑（格雷斯公司）：CBA1110水泥添加劑中含有一種極微量成分CB110，它能催化C4AF的水化反應，并形成一種可溶的化合 物，促使這種水化物離開水泥顆粒表面，從而有助于被C4AF相包圍的硅酸鈣相的水化反應。CB110與鐵構成的可溶化合物在水溶液中離開水泥顆粒表面，然 后與B110分離，自由的CB110分子重新回到水泥顆粒表面，與C4AF水化物中的鐵進一步結合。因此，只要有未水化的C4AF相和水存在，CB110將會一 直促進水泥的水化反應，使水泥大顆粒水化更加完全，使水泥強度完全發(fā)揮。（4）TM助磨劑（華南理工大學）：主要由三種物質組

14、成：A為助磨效果較好的鈉鹽，B為非離子表面活性劑,C為具有助磨增強作用的鹽類。三者按一定 比例復合而成，濃度為40%，PH=89，密度為1.14g/cm3（5）BT-2000型多功能水泥活化助磨劑（6）新疆天山水泥股份公司使用：CGA型助磨劑（7）AS水泥助磨劑（中南大學化學化工學院）：三乙醇胺與減水劑（改性木質素衍生物）復合，以無機礦物為載體的新型復合助磨劑。（8）TM水泥助磨劑（華南理工大學）：主要由三種物質組成：A一鈉鹽，助磨效果較好；B一非離子表面活性劑；C一鹽類，具有助磨增強作用。TM由 A、B、C按一定比例復合而成，濃度為40%，密度：1.14g/cm3。（9）LT2003助磨劑（

15、華南理工大學）：表面活性劑A、B、工業(yè)廢液C、酸、堿以一定比例和程序配制而成，濃度40%，PH=8,密度：1.12g/cm3。（10）HM1002助磨劑（濟南金翔遠科技發(fā)展有限公司）：（11）DF型助磨劑（中國建材研究院、美國希普公司）（12）BD9911系列高效水泥助磨劑（天津水泥設計研究院必爾得公司）（13）CD88系列助磨劑（洛陽萬順建材公司）：主要由煤的提取物、植物油及醇胺等十多種材料經乳化復合而成。粉體助磨劑粉體助磨劑一般使用的主要原料由：三乙醇胺（助磨）、工業(yè)鹽（導致氯離子超標）、硭硝、元明粉（易結晶），以粉煤灰作為載體攪拌混合均勻生產而 成。液體助磨劑液體水泥助磨劑配方一般使用：

16、三乙醇胺、三異丙醇胺、乙二醇、糖醚（也稱為糖蜜、桔水，用于調色或改善水泥和易性/調節(jié)凝結時間）、醋酸鈉（也 成為乙酸鈉）、十二烷基苯（提高流速）、氯化鈣和硫酸鈉等，經一固定容器內攪拌均勻后，灌裝入桶。發(fā)展前景助磨劑配方不是一勞永逸的配方，需要經過科學試驗，針對不同熟料和混合材做對比試驗，總結經驗才行。水泥新標準的實施為助磨劑行業(yè)的轉型打入了 強心針，粉體助磨劑向液體助磨劑的轉型勢在必行。液體助磨劑的技術發(fā)展比較迅速，近期各高校和部分助磨劑企業(yè)在開發(fā)新型助磨劑，有的是高分子合成的 助磨劑，助磨劑行業(yè)將迎來欣欣向榮的大好局面?；瘜W試劑試驗所用化學試劑具體見表1-3。表1-3化學試劑Tab. 1-3

17、 Chemical reagent實驗藥品純度生產廠家亞硝酸鈉NaNO2分析純（99%）天津市恒興化學試劑制造有限公司木鈉分析純（99%）天津市博迪化工有限公司三乙醇胺分析純（99%）天津市凱通化學試劑有限公司乙二醇分析純（99%）天津市博迪化工有限公司氯化鈉分析純（85%）天津市大茂化學試劑廠糖蜜-長春市宇林科技發(fā)展有限公司三乙醇胺乙二醇亞硝酸鈉氯化鈉木鈉糖蜜水1#150100300603902#1302203062031501005636658以此四組液體助磨劑和一對照試驗組進行對照試驗選出對超細高鋁 水泥最優(yōu)的液體助磨劑配方及參量X：-參量 S別0.08%對照組

18、1#2#3#4#0.09%0.1%減水劑選用聚羧酸系減水劑由于水泥細化后，比表面積增加標準稠度需水量增加，流動性降低， 常采用高效減水劑來增加漿液的流動性，但是高效減水劑與水泥的相 容性取決于水泥的細度，化學和礦物組成等諸多因素，因此對不同品 種的超細水泥均應進行外加劑品種和摻量的優(yōu)選增大水灰比可以顯著降低漿液的粘度，但是當w / c1.5時增大水灰 比，漿液粘度減小幅度減小，當w/c1時正交試驗影響因素：A：水泥比表面積550 650 750 850 950B:水灰比 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8C：減水劑摻量0.7%D：助磨劑配方E：助磨劑摻量正交試驗表格名稱水泥比表面積水灰比減水劑摻量助磨劑配方助磨劑摻量因素A因素B因素C因素D因素E15500.40.7%26500.50.7%37500.60.7%48500.70.7%59500.80.7%共計25組試驗，一組試驗做6小組，再取平均值，測出各組抗壓強 度和抗折強度，研究不同比表面積超細鋁酸鹽水泥對其強度的影響第二章：超細高鋁水泥概況超細產品的應用 細化的固體顆粒與塊狀的固體性質有很大的差別，例如粒子越小，則 溶解度越大，熔點越低，化學勢越高，反應越快，可燃物的著火點越 低。超細化的顆粒其光學、電子學、磁學、熱力學和化學的活性均可 發(fā)生奇特的變化，產生超常的效果。顆粒學是一門涉及理、工、農、 醫(yī)、交通、國