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本文研究MnO2掺杂对硅酸盐水泥熟料的烧成及性能的影响,以空白生料为基准,分别掺入0.1%、0.5%、1%、2%的MnO2,煅烧至1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃,并利用化学分析、XRD、SEM、高温显微分析等方法分析.结果表明:当煅烧温度低于1400℃时,MnO2限制液相的生成,其掺量越大,易烧性越差;当煅烧温度高于1400℃时,温度起主要作用,液相大量生成,MnO2掺量对易烧性影响不大;并降低了A矿的含量,增加了B矿的含量.同时观察SEM照片,掺MnO2后熟料中C3S晶粒均大于基准样中C3S晶粒,这是因为MnO2稳定MeO45-,增大液相的粘度,富余CaO,使C3S长大速率占优势.

关键词: 胶凝性 , 液相粘度 , 易烧性 , 半球温度

V、Cr固溶稳定β-C2S形成过程研究

马保国 , 柯凯 , 李相国 , 王晓亮

硅酸盐通报

研究了V、Cr对β-C2S形成过程的影响,在生料中分别掺入质量分数0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的V2O5、Cr2O3,煅烧至1400 ℃,利用化学分析、XRD、SEM-EDS、高温显微分析等方法,探讨V5+、Cr3+的掺杂影响机理.结果表明:V2O5、Cr2O3均易稳定β-C2S存在,当其掺量分别大于1.0%、1.5%时,对生料易烧性及熟料矿物相的形成均有不利的影响;因V5+与 Al3+离子半径相近,可取代Al3+反应稳定MeO5-4,导致液相粘度增大,而Cr3+与 Fe3+离子半径相近,其对液相作用机理相反;V5+较Cr3+更易固溶在熟料矿物相中,故Cr2O3掺杂影响规律变化相对V2O5在掺量上存在一定的滞后性.

关键词: β-C2S , 液相粘度 , 易烧性 , 固溶

CuO对C3S亚晶尺寸及晶型的影响

石立安 , 柯凯

硅酸盐通报

以Ca(OH)2、SiO2化学纯为原料,分别掺人不同质量分数的CuO制备不同晶型组成的C3S,运用相图分析、XRD、IR测试方法及MDI jade5.0软件对C3S亚晶生长、晶型转变过程进行研究.结果表明:由CaO-CuO、CuO-SiO2二元相图分析,CuO促进CaO-SiO2固相反应效应明显；C3S经CuO掺杂后,其晶型转变和亚晶成长均受到影响.当CuO掺量小于1.5％时,C3S亚晶尺寸减小趋势明显,大于1.5％时,减小趋势减缓.且C3S晶型随掺量变化先由T型向R型转换,但掺量大于2.0％时,R型又逐步转换为M1型.同时IR分析表明,818cm-1、999cm-1谱带处的先减弱后增强及497 cm-1伸缩振动平移先增大后减小,均说明C3S晶体对称性先增大后减小的变化趋势.

关键词: C3S , 晶型 , 相图 , 固溶

含Ni单矿C3S晶型及早期水化特性研究

石立安 , 柯凯

材料导报

以Ca(OH)2、SiO2化学纯为原料,分别掺入不同质量分数的Ni2O3制备不同晶型的G3S相,运用化学分析、XRD、DTA、SEM、水化热测试方法,研究了掺Ni2O3后C3S矿物相形成、晶型及其水化特性变化趋势.结果表明,Ni2O3促进C3S形成效应一般,掺量大于2％后促进效应增强；且掺量大于2％时,Ni2O3可稳定单斜型C3S存在；合Ni的G3S具有一定的活性点或活性面,水化后会导致液相呈现较高的Ca2+浓度,轻微地加快了G3S水化速率,且水化产物颗粒较小,分散度和水化程度高.

关键词: C3S , 晶型 , Ca2+浓度 , 水化

Ni2O3对C3S形成过程的影响及其固溶效应

柯凯 , 马保国 , 谭洪波 , 王晓亮

材料科学与工程学报

C3S是水泥熟料中最重要的矿物,杂质离子固溶进入C3S晶格并促进其单斜型或三方型稳定存在,研究离子在C3S中的固溶作用机理,能更深入了解阿利特的微结构及性质.利用化学分析、XRD、DTA及相图分析,研究Ni2O3对C3S形成过程的影响及其固化效应.结果表明:Ni2O3主要以+2价的形式在CaO-SiO2二元体系中存在,因其优先与SiO2反应形成固溶体,f-CaO随Ni2O3掺量递增而增大;当Ni2O3掺量大于其CaO-SiO2二元体系固溶极限时,f-CaO变化趋势呈相反趋势,且促进C3S形成效应明显.通过最小二乘法及Ni2O3固溶度的精确界定,可推导出Ni2O3在C3S中的固溶反应分子式为:(Ca3-0.53xNi0.53x)(Si1-0.47xNi0.47x)O5(x=0.0442).

关键词: C3S , 晶型 , 相图 , 固溶

单矿C3S的电热辅助微波制备技术

马保国 , 王晓亮 , 李相国 , 柯凯

材料导报

以原料优选和烧结技术为研究重点,研究了电热辅助微波制备单矿C3S的方法.结果表明,以Ca(OH)2作为钙质原材料,易与β-SiO2生成C3S;MnC2、CuO、Ni2O3、Fe2O3均具有较好的热稳定性和吸波性,其中以掺MnO2、CuO试样的效果最好.主掺Fe2O3、辅掺MnO2后采用电热辅助微波法可制备出较高纯度的C3S单矿.

关键词: 微波 , 新生态CaO , 多价态 , 优化复合

硼钡复掺对C3S形成机制及影响研究

钱纯玉 , 陈树东 , 刘俊龙 , 柯凯

硅酸盐通报

针对防辐射水泥钡水泥、硼水泥防辐射效果单一化、胶凝性不高的缺点,本文拟从复掺和组分优化设计上入手,将具有防γ、X射线效应Ba元素及防中子射线效应B元素以掺杂的形式固溶至C3S相中,通过f-CaO测定及XRD、SEM测试,研究BaO、B2O3对C3S形成机制的影响.结果表明:掺量较小时,掺BaO或B2O3对C2S有明显的稳定作用,均不利于C3S的形成；掺量较大时,B2O3的助熔作用一定程度上促进C3S形成,BaO的矿化作用不利于C3S形成.采用复掺方法时,较小比例B2O3的促熔作用结合BaO的矿化作用,对C3S形成的阻碍作用影响不大.

关键词: C3S , 防辐射 , 晶相 , 固溶

SnO2对C3S晶体结构及活性的影响机制探讨

虞文锦 , 陈树东 , 柯凯

硅酸盐通报

杂质离子在单矿C3S中的影响规律研究有利于含相关离子废渣在水泥工业上应用.研究SnO2对C3S晶体结构的影响,从SnO2对C3S形成过程出发,通过XRD、SEM、水化热等测试方法,探讨SnO2在C3S中的作用机制.结果表明:少量的SnO2能较好的改善C3S形成环境,增大液相量,促使C3S小晶粒形成;过量的SnO2易与反应体系中的CaO优先反应,生成2CaO· SnO2,限制C3S的进一步形成,且易使C3S团聚成块.同时发现,少量的SnO2可稳定R型C3S,而过量的SnO2只能稳定M型C3S,表现为在水化热曲线中初始放热峰和加速峰时间节点产生区别.

关键词: C3S , 晶型 , 晶界 , 晶粒

重金属离子对陶粒烧结过程影响机制研究

项建国 , 陈树东 , 柯凯

硅酸盐通报

含重金属污泥易对生态环境和人类健康造成极大危害,利用重金属污泥部分替代陶粒中粘土材料是现今先进的处理方法.为排除其他有机成分和成分不统一的影响,掺加占陶粒原料质量分数5％的ZnO、Ni2O3、Cr2O3化学纯,探讨污泥中三种主要重金属对陶粒烧结过程影响及其作用机制.结果表明:ZnO助融效果明显,Cr2O3其次、Ni2O3最差,Cr3与Fe3离子半径相近,有一定辅助降低粘度的效果;通过晶体学理论及XRD分析,ZnO、Cr2O3较为促进莫来石形成,其中ZnO与铝质组分易形成锌尖晶石,Ni2O3、Cr2O3与铝质、硅质组分固溶反应的次生矿物生成量小,建议处理含Ni、Cr污泥时采用混掺煅烧的方法.

关键词: 陶粒 , 污泥 , 固溶 , 莫来石