铝酸钙水泥及其在耐火材料中的应用化学

发布于:2021-09-26 10:16:35

铝酸钙水泥及其在耐火材料中的 应用化学 一.前言 二.铝酸钙水泥系列品种简介 三.铝酸钙水泥在耐火材料中的应用化学 四.结束语: 一. 前言 铝酸钙水泥(CAC),也称高铝水泥(HAC),它 与硅酸盐水泥都属于水硬性水泥,前者的主要矿物组 成是铝酸钙,后者的主要矿物组成是硅酸钙,由于矿 物组成的不同,水泥的特性也不同。 早在十九世纪后半页,法国由于海水和地下水对混 凝土结构侵蚀破坏事故的频繁发生,一度成为土木工 程上的重大问题,法国曾以悬赏金鼓励为此做贡献者。 研究者们发现,合成的铝酸钙具有水硬性,并且对海 水和地下水具有抗侵蚀能力。 1908年,法国拉法基公司采用反射炉溶融法生产成 功高铝水泥并取得专利,解决了海水和地下水工程的 抗侵蚀问题。在实际使用过程中还发现了高铝水泥有 极好的早强性,在第一次世界大战期间,高铝水泥被 大量用来修筑阵地构筑物。 20世纪20年代以后,逐渐扩展到工业和民用建筑。 到30年代初,在法国本土及其非洲殖民地的高铝水泥 混凝土工程不断出现事故,诸多研究工作者遂纷纷投 入高铝水泥的水化硬化机理和以强度下降为中心的耐 久性研究。发现高铝水泥的水化产物因发生晶形转变 而使强度大幅度降低。 此后,对高铝水泥在结构工程中的应 用进行了控制。鉴于铝酸钙矿物水化时 不产生Ca(OH)2,在受热时不会像硅 酸盐水泥那样因氢氧化钙的脱水和吸水 而产生体积变化,因此,发展了在耐热和 耐火混凝土中的应用.20世纪八十年代 以后,不定形耐火材料在耐火材料行业 中的比例迅速增加,高铝水泥作为结合 剂的用量也日益增加. 中国的高铝水泥, 在建国初期为国防建设需 要而开始立项研究, 并开创性地采用了回转窑 烧结法生产高铝水泥, 产品主要用作耐火浇注 料的结合剂, 也成功的应用于火箭发射场地的 导流槽材料. 随着不定形耐火材料的技术进步 对高铝水泥的性能要求也愈加增多, 从而形成 了系列性能各异的品种和型号.例如以天然铝矾 土为原料的铝酸钙水泥系列,以工业氧化铝为 原料的纯铝酸钙水泥系列等。 二、铝酸钙水泥系列品种简介 2.1,以天然铝矾土或铁矾土为原料的铝酸钙 水泥系列; 2.1.1以回转窑烧结法生产的铝酸钙水泥; 回转窑烧结法适合生产以铝酸一钙(CA) 和铝酸二钙(CA2)适量组合的配方,其原因 是在回转窑中煅烧熟料,需要有一定的烧结温 度范围. 见图1所示,当组份点在CA-CA2C2AS的三角形内时,烧成温度范围比较 宽,适合在回转窑中煅烧。在*常条件 下,当铝矾土的品位A/S 比在7以上,按 GB201-2000 生产CA-50 中的G5,G6 , G7, 应该问题不大,这一系列水泥,主 要用于传统的耐火浇注料,使用温度在 1250℃以下,水泥用量在10-20%之间. 截水环 土工格珊 为了加快耐火浇注料的硬化速度,缩短 养护时间,希望 铝酸钙水泥具有更早发挥 强度的性能;为了降低浇注料中的水泥用 量,希望铝酸钙水泥具有优良的水化活性, 和高的强度。诞生了早强型铝酸钙水泥 CA-50 GN 和高强型铝酸钙水泥 CA-50 G9。 这两种水泥需要特别优选原料,严格控制 工艺过程和成分范围。其性能指标见表1 表1 回转窑烧结法铝酸钙水泥系列的性能(典型值) CA50-G6 CA50-G7 CA50-GN CA50-G9 化学组成% 比面积 Cm2/g 凝结时间 时:分 抗折强度 Mpa 抗压强度 Mpa Al2O3 CaO SiO2 Fe2O3 初凝 终凝 6小时 1天 3天 6小时 1天 3天 51.04 34.24 7.93 2.05 3450 2:46 3:36 / 6.4 7.1 / 49.3 61.6 53.28 33.59 6.58 1.76 3350 2:00 2:25 / 7.1 8.6 / 56.2 70.3 51.93 35.39 5.97 2.17 4010 1:19 2:08 5.0 8.0 9.5 37.5 55.9 70.0 54.25 34.56 5.16 1.31 4100 3:34 4:20 / 9.6 11.5 / 70.5 81.2 2.1.2 以熔融法生产的铝酸钙水泥 法国拉法基公司用反射炉熔融法生产 的铝酸钙水泥有两种不同的型号,一种 是高铁型铝酸钙水泥,其主要矿物组成 为 CA,次要组成为C12A7,C2S C4AF , 含Fe2O3的量高达13%-16%,商品牌号 为 FONDU CEMENT ; Secar-41 等 另一种是低铁型铝酸钙水泥, Fe2O3含量<2%,主要矿物组成为 CA,次要 组成为C2AS,C12A7,CT。商品牌号为Secar51。 用熔融法生产的高铁铝酸钙水泥或低铁铝酸 钙水泥,其特点是优良的流动性和早强性。已 广泛用于1250℃以下的耐火浇注料,在日本, 韩国,中国,用电弧炉熔融法也生产类似产品, 性能也 很优秀。表2为市场上几种熔融法铝酸 钙水泥的性能 ? 表2:市场上几种熔融法铝酸钙水泥的性能 化学组 成% 细度 凝结 时间 Al2O3 CaO SiO2 Fe2O3 比面积 Cm2/g 初凝 终凝 FONDU (法) 38.34 37.72 4.66 15.10 2920 2:15 2:42 抗压 6小时 44.2 强度 Mpa 1天 55.8 3天 63.4 SECAR-51 (法) 52.66 36.59 4.80 1.55 3900 7:29 10:18 41.5 78.3 87.2 ISTRA50 (德) 51.84 37.38 4.35 1.40 3120 3:24 4:08 45.2 76.6 83.8 电化1号 (日) 54.29 35.89 4.40 0.85 4240 UAC-50 (韩) 52.71 36.81 3.45 0.43 4500 3:33 4:08 54.8 84.7 88.9 AC-1

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