水泥材料学5-3铝酸盐水泥.ppt

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铝酸盐水泥定义铝酸盐水泥，又称高铝水泥或矾土水泥。

铝酸盐水泥，又称高铝水泥或矾土水泥。

是以是以矾土矾土和和石灰石石灰石为原料，按照适当的比为原料，按照适当的比例配合后，经例配合后，经烧结或熔融烧结或熔融，形成以，形成以铝酸钙铝酸钙为主，为主，氧化铝含量约氧化铝含量约50%50%的熟料，经粉磨而制成的水的熟料，经粉磨而制成的水硬性胶凝材料。

硬性胶凝材料。

耐火铝酸盐水泥耐火铝酸盐水泥u耐火铝酸盐水泥耐火铝酸盐水泥用用AlAl22OO33的质量分数为的质量分数为65%65%的铝酸钙熟料磨细制成的。

的铝酸钙熟料磨细制成的。

u低钙耐火铝酸盐水泥低钙耐火铝酸盐水泥以优质矾土和优质石灰石为原料，烧结形成以优质矾土和优质石灰石为原料，烧结形成AlAl22OO33的质量分数在的质量分数在70%75%70%75%的熟料，经磨细而制成。

的熟料，经磨细而制成。

u纯铝酸钙耐火铝酸盐水泥纯铝酸钙耐火铝酸盐水泥用工业氧化铝作为铝制原料，减少有害杂质，增加有效矿物，进一步用工业氧化铝作为铝制原料，减少有害杂质，增加有效矿物，进一步改善耐火特性。

改善耐火特性。

铝酸盐水泥的分类建筑用铝酸盐水泥建筑用铝酸盐水泥u快硬高强铝酸盐水泥快硬高强铝酸盐水泥其主要工艺特点之一是磨细熟料时要掺硬石膏，使熟料其主要工艺特点之一是磨细熟料时要掺硬石膏，使熟料形成形成3CaOAl3CaOAl22OO333CaSO3CaSO4431H31H22OO，使水泥后期强度不致下降。

，使水泥后期强度不致下降。

u膨胀铝酸盐水泥膨胀铝酸盐水泥用质量分数用质量分数73%76%73%76%的铝酸盐水泥熟料和的铝酸盐水泥熟料和24%27%24%27%的二的二水石膏磨细到比表面积大于水石膏磨细到比表面积大于450m450m22/kg/kg。

u自应力铝酸盐水泥自应力铝酸盐水泥进一步提高膨胀铝酸盐水泥中二水石膏的掺入量就可得进一步提高膨胀铝酸盐水泥中二水石膏的掺入量就可得到自应力铝酸盐水泥。

到自应力铝酸盐水泥。

铝酸盐水泥的分类铝酸盐水泥的矿物组成铝酸一钙（CaOAl2O3，简写CA）二铝酸一钙（CaO2Al2O3，简写CA2）七铝酸十二钙（12CaO7Al2O3，简写C12A7）铝方柱石（2CaOAl2O3SiO2，简写C2AS）铝酸盐水泥的矿物组成CACA（铝酸一钙）（铝酸一钙）铝酸盐水泥中的主要矿物，具有很高的水铝酸盐水泥中的主要矿物，具有很高的水硬活性，其特点是凝结正常，硬化迅速，是铝硬活性，其特点是凝结正常，硬化迅速，是铝酸盐水泥强度的主要来源。

但若含量过高，强酸盐水泥强度的主要来源。

但若含量过高，强度发展主要集中在早期。

度发展主要集中在早期。

CACA的结晶形状与煅的结晶形状与煅烧方法、冷却条件等因素有关。

烧结法所得烧方法、冷却条件等因素有关。

烧结法所得CACA多为矩形或不规则板状，粒径多为矩形或不规则板状，粒径510m510m，密，密度度2.98g/cm2.98g/cm33。

CACA22（二铝酸一钙）（二铝酸一钙）水化硬化较慢，早期强度低，但后期强度水化硬化较慢，早期强度低，但后期强度能不断提高。

能不断提高。

CACA22若过多，将影响铝酸盐水泥若过多，将影响铝酸盐水泥的快硬性能，但水泥的耐热性能可以得到提高。

的快硬性能，但水泥的耐热性能可以得到提高。

烧结法时烧结法时CACA22通常呈粒状晶体，尺寸大多为通常呈粒状晶体，尺寸大多为1020m1020m，密度为，密度为2.90g/cm2.90g/cm33。

质量优良的铝酸盐水泥，其矿物组成一般质量优良的铝酸盐水泥，其矿物组成一般以以CACA和和CACA22为主。

为主。

CC1212AA77（七铝酸十二钙）（七铝酸十二钙）晶体结构中铝和钙的配位极不规则，结构晶体结构中铝和钙的配位极不规则，结构具有大量结构空洞，使其水化极快，凝结迅速，具有大量结构空洞，使其水化极快，凝结迅速，但强度不高。

因此水泥中含有较多的但强度不高。

因此水泥中含有较多的CC1212AA77时，时，会出现快凝，强度降低，耐热性下降。

会出现快凝，强度降低，耐热性下降。

CC22ASAS（钙铝黄长石、铝方柱石）（钙铝黄长石、铝方柱石）在铝酸盐水泥中，由于其晶格内离子配位在铝酸盐水泥中，由于其晶格内离子配位很对称，因此胶凝性能很差，通常呈才长方、很对称，因此胶凝性能很差，通常呈才长方、正方、板状和不规则形状，一般情况下分布比正方、板状和不规则形状，一般情况下分布比较均匀。

较均匀。

除上述铝酸盐矿物外，有时还会有除上述铝酸盐矿物外，有时还会有CC22SS的存的存在，例外还可能有少量的镁尖晶石或镁方柱石、在，例外还可能有少量的镁尖晶石或镁方柱石、钙钛矿等。

钙钛矿等。

CACA66（六铝酸一钙）（六铝酸一钙）惰性矿物，没有水硬性，但含有矿物惰性矿物，没有水硬性，但含有矿物CACA66后，水泥的耐热性提高。

后，水泥的耐热性提高。

主要化学组成为主要化学组成为CaOCaO、AlAl22OO33、SiOSiO22、FeFe22OO33以及少量的以及少量的MgOMgO、TiOTiO22等。

等。

由于原料和生产方法的不同，成分在一定范围内波动。

由于原料和生产方法的不同，成分在一定范围内波动。

AlAl22OO3333%60%33%60%，CaOCaO32%44%32%44%，SiOSiO223%15%3%15%，FeFe22OO33（含（含FeOFeO）1%15%1%15%。

铝酸盐水泥的化学组成氧化铝氧化铝是保证生成铝酸盐矿物的基本成分。

是保证生成铝酸盐矿物的基本成分。

AlAl22OO33含量过低，熟料中将含量过低，熟料中将出现出现CC1212AA77，使水泥快凝，强度下降；，使水泥快凝，强度下降；AlAl22OO33含量过高，熟料中形成含量过高，熟料中形成过多的过多的CACA22，使早期强度下降。

，使早期强度下降。

氧化钙氧化钙也是保证生成铝酸盐矿物的基本成分。

含量过高，易行成也是保证生成铝酸盐矿物的基本成分。

含量过高，易行成CC1212AA77，含量过低，形成大量的，含量过低，形成大量的CACA22。

氧化硅氧化硅熟料中熟料中SiOSiO22含量一般不宜超过含量一般不宜超过10%10%，因其含量增加，因其含量增加，CC22ASAS相应相应增加。

增加。

SiOSiO22含量在含量在4%5%4%5%时，能促使生料更均匀烧结并加速矿物形时，能促使生料更均匀烧结并加速矿物形成。

成。

氧化铁氧化铁FeFe22OO33形成胶凝性能极弱的形成胶凝性能极弱的CC22FF、CFCF，会降低水泥的强度，含量，会降低水泥的强度，含量不宜过高。

不宜过高。

铝酸盐水泥的化学组成熔融法熔融法该方法是将已配好的生料放入电炉、高炉、反射炉、转炉该方法是将已配好的生料放入电炉、高炉、反射炉、转炉或化铁炉中熔融。

生料不必磨细，在熔融过程中可达到混合或化铁炉中熔融。

生料不必磨细，在熔融过程中可达到混合均匀的目的。

物料熔融温度一般在均匀的目的。

物料熔融温度一般在13001300ooC1400C1400ooCC。

烧结法烧结法我国最广泛使用的是回转窑烧结法，它与硅酸盐水泥熟料我国最广泛使用的是回转窑烧结法，它与硅酸盐水泥熟料的煅烧相似：

将生料在回转窑中烧至部分熔融的烧结状态。

的煅烧相似：

将生料在回转窑中烧至部分熔融的烧结状态。

原料中含原料中含FeFe22OO33和和SiOSiO22等杂质要少。

铝酸盐水泥烧成范围较窄，等杂质要少。

铝酸盐水泥烧成范围较窄，在在13001300ooC1330C1330ooCC之间。

之间。

铝酸盐水泥的生产方法CACA是铝酸盐水泥的主要矿物组成，因是铝酸盐水泥的主要矿物组成，因此铝酸盐水泥的水化在很大程度上取决于此铝酸盐水泥的水化在很大程度上取决于CACA的水化和水化物的结晶状况。

其水化过的水化和水化物的结晶状况。

其水化过程和产物与温度关系极大。

程和产物与温度关系极大。

铝酸盐水泥的水化硬化过程CA的水化CA2的水化C12A7的水化硬化浆体结构CAHCAH1010、CC22AHAH88属于六方晶系，结晶形成的片状和属于六方晶系，结晶形成的片状和针状晶体，互相交错搭接，形成坚硬的结晶体，氢针状晶体，互相交错搭接，形成坚硬的结晶体，氢氧化铝凝胶又填充于晶体骨架的空隙，结合水量大，氧化铝凝胶又填充于晶体骨架的空隙，结合水量大，因此，孔隙率低结构致密，故使水泥获得较高的机因此，孔隙率低结构致密，故使水泥获得较高的机械强度。

水化械强度。

水化5757天后，水化物的数量就很少增加，天后，水化物的数量就很少增加，因此铝酸盐水泥硬化初期的强度增长很快，以后既因此铝酸盐水泥硬化初期的强度增长很快，以后既不显著。

不显著。

CAHCAH1010、CC22AHAH88都是亚稳相，要逐渐转化成比较都是亚稳相，要逐渐转化成比较稳定的稳定的CC33AHAH66。

六方六方晶体晶体CC33AHAH66扫描电镜照片扫描电镜照片球粒结节状棱柱体球粒结节状棱柱体C3AH6扫描电镜照片扫描电镜照片铝酸盐水泥具有较好的早强性能。

铝酸盐水泥具有较好的早强性能。

铝酸盐水泥有一定的耐高温性，在高温下仍能保持较高的强铝酸盐水泥有一定的耐高温性，在高温下仍能保持较高的强度。

度。

铝酸盐水泥有很好的抗硫酸盐性能和抗海水腐蚀性能。

铝酸盐水泥有很好的抗硫酸盐性能和抗海水腐蚀性能。

铝酸盐水泥不经实验不可与石灰或水化后有铝酸盐水泥不经实验不可与石灰或水化后有Ca（OH）Ca（OH）22形成的胶形成的胶凝材料混合使用，否则会发生凝结不正常和强度下降。

凝材料混合使用，否则会发生凝结不正常和强度下降。

工程实践证明，铝酸盐水泥的长期强度确实下降，特别是在工程实践证明，铝酸盐水泥的长期强度确实下降，特别是在湿热环境下。

湿热环境下。

铝酸盐水泥的性能与应用铝酸盐水泥的性能与应用