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。

　　不同试样在相同温度下煅烧后，其f-CaO的含量见下表。
1300℃

与上表相同可得
1200℃

1250℃

1350℃

1400℃

　　　　　　　　　　　　　　　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，

　　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：

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。