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不同的C ₃ A和C ₄ AF熟料含量对PSC水泥性能的影响

摘要:由原状磷石膏制备的磷石膏矿渣水泥，在60℃将不同内容的磷石膏合并干燥后将其研磨（15％，20％，30％），与少量不同C ₃ A和C ₄ AF的细致地面水泥熟料和磨细的高炉矿渣混合，进行了物理机械性能和制糖性能的研究。结果表明在3天年龄的20％的磷石膏水泥PSC抗压强度会高于17兆帕，甚至在28天达到50兆帕。在PSC水泥的固化阶段，制糖性能抗压强度使C 3A变高，C 4 AF熟料含量低得到改善。早期PSC水泥体系的pH值相对较低，且pH值通过加入熟料的逐渐增加。在水化阶段pH值先增加在降低。SEM分析表明，钙矾石的量由pH和铝的含量来影响，必须在PSC水泥系统来控制，这可能导致微结构破坏甚至大量钙矾石在膏面形成硬化浆体膨胀造成裂缝。

关键词：磷石膏，矿渣，钙矾石，表面制糖。

1.简介

随着工业的副产品,磷石膏主要成分是脱水石膏。磷石膏矿渣水泥在应用中，磷石膏和氟的含量会严重影响力点性能水泥。在世界只有15%的磷石膏回收,而在中国只有10%。许多研究人员曾对磷石膏进行很多发展研究,取得了一些成果,例如,磷石膏作为缓凝剂对于水泥[1,2],矿化剂[3],生产硫酸和水泥[4],生产水泥(5、6)。然而,磷石膏处理成本较高和内容是很小的。过硫水泥中矿渣含量在70%以上,在中国少量的熟料和17%石膏被系统地研究了,以辅助天然石膏煅烧有良好的效果。水泥抗压强度测试由45%的预处理磷石膏、矿渣粉、钢渣和少量熟料组成，其强度是超过40 MPa 28 d。而磷石膏的处理方法有湿气法，就是掺和少量的钢渣和水,3天的抗压强度只有10 MPa。在这项研究中大量的磷石膏，都是在60度下研磨干燥。矿渣微粉和细磨熟料不同的少量的C ₃ A和C₄ AF的含量来制备的水泥具有早期强度（高磷石膏渣，水泥熟料，PSC）。水化特性和机械性能使用不同的内容属性，进行了研究磷石膏及熟料与不同C ₃ A和C₄ AF的熟料含量。表面容易制糖机制和碳化进行分析。

实验方法

2.1原料

来自湖的黄麦岭磷石膏磷化工，在60℃下干燥，然后研磨，直至比表面积达到640米2/公斤由Phi;500毫米times;500毫米的实验室球磨机;地面粒化高炉矿渣来自华鑫武汉水泥有限公司，并研磨，直至比表面积达到398米2 /公斤;熟料P和D从亚东水泥武汉市采取公司，有限公司和葛洲坝水泥厂分别与其粉碎直至比表面积达到约400米2 /公斤; PO42.5水泥由华新生产武汉水泥有限公司，被用作参考样来比较的表面性能糖化水泥硬化;这些化学成分原材料在表1和矿物列出熟料的组合物与博格计算R. H.方法。

2.2 实验方法

标准稠度用水量和凝固时间设定时间按照GB确定/ŧ1346至2001年（ISO976）方法。砂浆优势按GB/ T1346年至2001年（ISO976）进行了测试。由于设置时间标本很长，所有的标本进行48小时的标准固化后脱模（20℃，95％在室内相对湿度）。然后，标本浸泡在20℃的水中，直到测试年龄。水化产物经JSM-检查5610 LV扫描电子显微镜（SEM）。

水泥浆体与0.30 W / C比率混合在正常一致性测试模式成型（Phi;65毫米times;75毫米times;40毫米）。该标本在20℃固化，相对湿度95％至规定的时间，40个克硬化的糊状物用玛瑙研钵研磨和混合用20ml蒸馏水，随后过滤。 pH值滤液用PHS-25数字pH值进行了分析仪表。

3.结果与讨论

3.1物理磷石膏的影响。和PSC的机械性能水泥

熟料4％和15％，20％恒定含量与磷石膏试验的30％进行比较研究PSC的物理和机械性能水泥，和正常需水量的结果一致性和设定时间示于表2中。

3.1.1磷石膏含量的影响

从表2中水的要求中可以看出的P系列标准稠度均高于D系列，当系列磷石膏相同的内容增加了，设置时间比为D短。熟料P铝的含量高于熟料，所以其反应速度比为D快熟料。随着磷石膏含量增加，水的P和D系列的标准稠度要求增加，因为磷石膏有大的比表面积，比磷含量有更大的水要求。与此同时，PSC水泥的初始和最终凝固时间长。许多研究[10-14]显示，磷石膏晶体表面有水溶性P 2 O 5和F的水化过程中其他杂质PSC系统，和水泥的表面可以是包括的形成Ca盐，为diffi崇拜溶解。因此，该系统的水合速率显著降低，并且系统的pH值减少由于磷石膏，这是一种酸性物质，所以水合速率降低。而更磷石膏上的设置影响较大该系统通过杂质的时间，时间越长设定时间。

3.1.2磷石膏含量的影响

为了讨论的机械性能用不同量的所述PSC水泥磷石膏更直观，其结果如图1.

从图1可以看出，在相同的情况下，归因于主要是这两个原因，多磷、较低的强度P和D系列的熟料。首先，随着磷比例不断增加，pH值下降然后矿渣微粉减少和水化产品减少;第二，磷石膏是气硬性胶凝材料，大量磷石膏反应并不完全，当试块在水中固化，强度会降低。 就磷石膏抗压强度而言，具有相同比例的磷石膏，P系列的抗压强度第3天，比D系列高，但它显示出在28天相反的趋势。为了进一步调查水化硬化INFL uence规则磷石膏与不同的C 3 A，C4 AF的熟料含量关系，确保早期强度高PSC水泥，磷石膏比例的20％被选定为后续的研究。

3.2熟料含量对PSC水泥机械性能的影响

为了研究不同量的影响，在PSC的力学性能P和D熟料水泥，水泥熟料，从2％选择为5％和20％的常数磷含量，实验结果示于表3中。

如表3所示，所要求的水泥水化水量和正常用水需求增加量的一致性，增加熟料两个系列P和D，分别以受水灰比和内容熟料设置时间。水灰比越大，设定时间较长;熟料量较大，该水化速度变快，而设置较短的时间。所以，凝结时间，但都被这两个角色影响，这倾向于时间变短，用4％加成，然后与熟料的增加量减少，但两者的两个熟料达到最大。

从表3中可以看出水泥可以用20％的磷石膏和少量熟料制备。熟料的增加，早期强度的P，D两个系列水泥有增加的趋势，抗压强度D5和P4的3天的会超过17兆帕和28天抗压强度将增到50兆帕。然而，在28天时两个最大强度都是4％，其中期钙矾石的形成很大的影响系统。钙矾石格式化后过剩或过剩的石膏会产生下的内应力，其结果就是使结构开裂，强度降低。该P系列的抗压强度比略高D系列早期的年龄，而抗压强度磷变得更低领主D.这是，这是有利的，因为在熟料以增加后水泥[15]的实力。

此外，在对PSC水泥系统中，由于石膏的量是过量的，钙矾石生产其反应式分别为如下：

3CaObull;Al 2 O 3 3(CaSO 4 bull;2H 2 O) 26H 2 O =

3CaObull;Al 2 O 3 bull;3CaSO 4 bull;32H 2 O

4CaObull;Al 2 O 3 bull;Fe 2 O 3 3(CaSO 4 bull;2H 2 O) 26H 2 O =

4CaO(Al 2 O 3 bull;Fe 2 O 3 ) 3 CaSO 4 bull;32H 2 O

从上述等式中，已知的是该钙矾石的量主要取决于用量的C 4 AF和C3 A的含量.分子量的C3 A为270，和C4 AF分子量为486;在熟料P，C 3的含量为8.50％，C 4 AF含量为11.13％，在熟料D，C3 A含量为1.24％，和C AF内容是16.17％，所以完全反应的摩尔比熟料P（D），并形成钙矾石为（8.50％divide;270 11.13％divide;486）/（1.24％divide;270 16.17％divide;486）=1.44。换句话说，钙矾石的量与熟料P大于与熟料d大1.44倍，更钙矾石会在熟料P制来制造。因此，在早期水化年龄（3天）的，强度P系列比D系列高;但是，当加入熟料的P为5％，早期和后期强度开始下降，这表明，该系统已经由钙矾石的形成严重受损。

从上面已经讨论的得知，在PSC水泥体系中有大比例的磷石膏，C3 A，C4 AF熟料在不同的内容中，将得出最佳剂量的差熟料，否则，形成大量的钙矾石硬化水泥PSC后，会造成强度更低或尺寸稳定性差。

3.3制糖熟料的性能影响

研究工作开展以前发现，制糖就是水泥的表面上配加石膏硬化后的过程。 为了与PSC水泥，普通硅酸盐比较水泥（CEM42.5）（C0）被选定为糖化实验C0的.抗压年龄强度的3天的，28天分别是19.2，44.3兆帕，结果在图2中显示。

图2示出C0具有最少数量制糖。这两个系列具有相同的趋势：与熟料的增加，制糖的量减小; D系列有制糖的数量少不是P系列。有几个原因：后中共硬化，钙与二氧化碳从外界反应以产生碳酸钙，和Ca（OH）2含量在普通硅酸盐水泥更高，从而可以防止二氧化碳破坏水泥石结构。该OPC的量是小的，但是，水化产物的两个系列水泥是C-S-H凝胶和钙矾石，产物的含量的Ca（OH）2是可以忽略不计，和C-S-H凝胶比PO42.5水泥小得多。能钙矾石不是由C-S-H凝胶孔，这导致被包封碳化和制糖生产更多的数量。在C-S-H凝胶产品封装矾石的更好对于所有的试样在水泥熟料的增加，从而导致更高的碱度和量少制糖的[16]。虽然D系列具有低掉以轻心碱度，更大的C 4 AF的内容以D发现比P，其可以提高耐磨损性[17]，并显示出一以制糖性能更好的抵抗。

3.4水泥的水化机理

3.4.1在早期水化年龄水泥pH值

在PSC水泥体系，初步的系统碱度不高，所以在水化反应过程PSC水泥的影响是由于熟料量小和磷石膏量大造成的。为了要得到进一步的理论研究，早期水化的D和P系列的pH值进行了测试，并表现出表4。

表4显示，PSC水泥pH值低，与熟料量逐渐增加有关。随着水化，pH值的延长P和D系列的价值首先增加和之后减少。 D和P系列有基本一致水化法。在PSC系统，熟料水合第一个，并溶出Ca（OH）2，pH值升高，炉渣还通过碱活化剂逐渐溶解的Ca（OH）2，然后Ca 2 浓度降低，同时，磷具有含有P和F将反应与钙离子，从而导致降水覆盖水泥颗粒的表面上，从而的水合速率熟料放缓。溶出率明显高于这个阶段，pH值上升过程中水化速度在1天慢慢地，当熟料水化继续，钙离子浓度达到饱和，pH值会达到最大。其物理特性表现出一个很长的固化时间和低的早期强度。在PSC熟料系统中矿粉二次水化过程期间消耗的Ca（OH）2逐渐减少，然后pH值的下降后，1天，该结构变得逐渐密集和强度不断加大。

3.4.2 PSC水泥的SEM分析

最终OPC水合生产的是C-S-H凝胶和Ca（OH）2，AFT，AFm，水化铝酸钙，钙铝铁氧体水合物。由于PCS“小熟料及大量的GBBFS和磷石膏这是公认的事实。但C-S-H凝胶和钙矾石是主要的水合生产的PSC水泥，另外，也有一些不完全反应GBBFS和磷石膏矿物粉末颗粒。扫描PSC的电子显微镜（SEM）分析的图像水泥水化产物不同年龄分别为表明在图3中。

可以从SEM图像可以看出，PSC水泥的网络结构在3天多比28 天网络的结构和形态宽松。在3天水化产物显示清晰，如与图3（a）和图3（b）的情况相比较熟料的相同比例，在系统的初阶段中较高的C 3一内容是在熟料，钙矾石的量越多的系统中产生。钙矾石数量继续增加，也伴随增加熟料掺量。前正逢理论计算与实验结果很好地结合，树突量的矾石在图3（C）是比图3更多的（b）中，与水合时间的增加，会产生钙矾石和C-S-H凝胶，硬化浆体的微观结构变得越来越致密，并且水化产物彼此重叠以形成一种整体的一部分在图3（d）。它也可以被看作由图3（e），当大量的钙矾石的产生达到一定程度时，过度的结晶相水化是不利于密度提高的微观结构，从而导致结构开裂和强度下降。

水泥的抗压强度，用5％熟料28天时比用4％熟料低，与P系列的强度下降超过严重D系列，3天P系列的抗压强度甚至开始用5％的熟料，当它下降指出，从生产的钙矾石内应力已经产生的密集更严重的影响结构体。总之，成型强度加强，必须熟料的量控制的，换句话说，水泥熟料的量必须与系统坐标有直接关系。它也可以被看作从该图中，D系列，C-S-H凝胶可以填充在由钙矾石形成的网络结构，而这时没有反应，由钙矾石的形成封装好磷石膏，所以磷石膏不再继续溶解以后，因此，该系统表现出较高的长长期的强度和更好的抵抗制糖性能。而且，熟料越是含较高碱度，该熟料能更好的抵制糖化性。

4.结论

a）在PSC水泥中，该系统强度的减少与磷石膏的增加量有关;该水泥第3天的抗压强度，用20％磷，76％GBBFS和4％的熟料将超过17兆帕，第28天它会达到50兆帕。

b）PSC水泥对钙矾石的量是非常敏感的，因为钙矾石的量由系统的pH值和内容控制。

c）在后期养护阶段抗压强度和糖化性能改善，因为C 3 A的含量和C4 AFIN熟料的含量较高。

D）PSC 水泥系统的pH值早龄是相当低的，提高熟料含量pH值逐渐增加。随着水合阶段延长，其pH值先增大，然后减小。

参考文献

[1] S Manjit, M Garg, S S Rehsi. Purifying, Phosphogypsum for Cement

Manufacture[J]. Construction and Building

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