铝酸盐水泥研究毕业论文目录1绪论 (4)1.1铝酸盐水泥的研究背景 (4)1.1.1铝酸盐水泥的发展历史 (4)1.1.2铝酸盐水泥的属性及特点 (4)1.1.3铝酸盐水泥的应用现状 (6)1.1.4铝酸盐水泥的研究现状 (6)1.2外加剂在铝酸盐水泥中的研究背景 (7)1.2.1促凝剂 (7)1.2.2早强剂 (8)1.2.3减水剂 (8)1.2.4其他外加剂 (9)1.3课题的提出及研究容 (9)1.3.1课题的提出 (9)1.3.2课题研究容 (10)2试验 (11)2.1试验原料 (11)2.2试验方法 (11)2.2.1水泥净浆流动度测定 (11)2.2.2凝结时间测定 (12)2.2.3胶砂强度测定 (12)2.2.4水泥水化颗粒表面对高效减水剂和促凝剂吸附量测定 (13)3试验结果 (14)3.1水泥净浆流动度测定结果分析 (14)3.2凝结时间测定结果分析 (18)3.3水泥胶砂强度试验结果分析 (23)3.4吸附量测定结果分析 (26)4结论 (29)参考文献 (30)致谢 (32)1绪论1.1铝酸盐水泥的研究背景1.1.1铝酸盐水泥的发展历史铝酸盐水泥是一种以铝酸钙盐为主要矿物组成的水硬性水泥，属特种水泥，它与普通硅酸盐水泥相比，具有快硬早强、耐火、耐硫酸盐侵蚀等特点，已被广泛用作耐火浇注料结合剂和化学建材。
铝酸盐水泥首先由法国Laafrge公司开发成商品，至今已有近100年的历史，在第一、第二次世界大战期间，用来修筑军事设施，取得了明显效果，这是利用其早强特性的实例。
二次大战以后，世界各国工业蓬勃发展，特别是钢铁业的发展，带动了耐火材料工业的技术进步，不定型耐火材料由此诞生并发展，以铝酸盐水泥为结合剂的水硬型耐火浇注料，在市场竞争中一直占有重要位置[1]。
中国铝酸盐水泥从五十年代开始研究和发展，并在1968年左右开始大围推广应用。
充分利用我国矾土的特点，用回转窑烧结法生产。
随着耐火浇注料的发展，我国铝酸盐水泥的品种、质量也发生了质的飞跃[2]。
总的来说，铝酸钙水泥品种的发展是随着使用温度的提高、使用条件的苛刻而进行的，总的趋势是降低CaO含量，提高A12O3含量，提高纯度方面，由此，它经历了由富水泥用量的传统浇注料发展为低水泥和超低水泥浇注料的过程，浇注料的技术进步，刺激着铝酸盐水泥的技术进步。
随着市场经济发展，各铝酸盐水泥生产厂家也都迈开技术进步的步伐，在竞争中前进。
1.1.2铝酸盐水泥的属性及特点(1)铝酸盐水泥的化学成分铝酸盐水泥主要由Al2O3与CaO组成，同时还会含有一定量的SiO2和Fe2O3以及少量的MgO、TiO2、SO2、K2O和Na2O等成分。
由于原料和生产方法的不同，Al2O3的含量在35~80%之间。
Al2O3是保证生成铝酸盐矿物的基本成分。
当Al2O3含量过低时，熟料中将出现C12A7，使水泥快凝，并且强度下降；反之当Al2O3含量过高时，熟料中形成过多的CA2，使早期强度下降；CaO也是保证生成铝酸盐矿物的基本成分。
当CaO 含量过高时，易形成C12A7，反之当CaO含量过低，会形成大量的CA2；熟料中SiO2含量一般不宜超过10%，因当其含量增加时，C2AS相应增加。
SiO2含量在4%~5%时，能促使生料更均匀烧结并加速矿物形成。
Fe2O3形成胶凝性能极弱的C2F、CF，会降低水泥的强度，因此含量不宜过高[3]。
(2)铝酸盐水泥的矿物组成铝酸盐水泥的矿物组成主要包括：铝酸一钙(CaO·Al2O3，简写CA)、二铝酸一钙(CaO·2Al2O3，简写CA2)、七铝酸十二钙(12CaO·7Al2O3，简写C12A7)、铝方柱石(2CaO·Al2O3·SiO2，简写C2AS)和β-硅酸二钙(β-2CaO·SiO2，简写β-C2S)[4]。
CA是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，是铝酸盐水泥强度的主要来源。
但含量过高，强度发展主要集中在早期。
CA的结晶形状与煅烧方法、冷却条件等因素有关。
烧结法所得CA多为矩形或不规则板状，粒径5~10μm，密度2.98g/cm3；CA2水化硬化较慢，早期强度低，但后期强度不断提高。
CA2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。
烧结法时CA2通常呈粒状晶体，粒径10~20μm，密度为2.90g/cm3。
优质的铝酸盐水泥，其矿物组成一般以CA和CA2为主；C12A7晶体结构中铝和钙的配位极不规则，结构具有大量空洞，使其水化极快，凝结迅速，但强度不高[5]。
因此水泥中含有较多的C12A7时，会出现快凝，强度降低，耐热性下降；C2AS在铝酸盐水泥中，由于其晶格离子配位很对称，因此胶凝性能很差，通常呈长方、正方、板状和不规则形状，一般情况下分布比较均匀；CA6为惰性矿物，没有水硬性，但含有矿物CA6后，水泥的耐热性提高。
(3)铝酸盐水泥的水化铝酸盐水泥的水化过程分为三个阶段：溶解、成核和析出沉淀过程。
第一阶段，溶解：水泥在水溶液中溶解，接着由于水泥颗粒表面的羟基化的反应而释放出钙离子和铝离子，这时会产生少量的凝胶状的水化产物，随着溶解反应的继续进行，钙离子和铝离子的浓度增加直到达到其在水溶液中的饱和浓度；第二阶段，成核：在溶解结束后，整个反应就进入了以获得晶体尺寸和数量为主的成核过程；第三阶段，析出沉淀：成核过程结束，会发生较为迅速和剧烈的水化产物的析出沉淀过程。
从物理学角度来看，这个过程也可以概括为水化形成的大量水化产物互锁或结合在一起从而提供机械强度的过程。
而此水化反应的动力就是来自于形成的水化产物的溶解能力低于尚未水化的水泥颗粒的溶解能力[6]。
硅酸盐水泥水化是从水泥颗粒的外部开始，逐渐向部发展，因此已经水化的矿物会在未水化的颗粒表面形成一层坚硬的壳，阻止水与颗粒部的水泥接触，使水化不能正常进行，必须冲破这层坚硬的壳的阻碍之后，新的水化反应才能开始，这也是为什么硅酸盐水泥的水化速度相对较慢的原因。
而铝酸盐水泥的水化过程与硅酸盐水泥水化过程的最大不同在于，铝酸盐水泥的水化过程是伴随着CA的溶解同时进行的，不存在像硅酸盐水泥那样的阻碍壳，因此铝酸盐水泥的水化速度非常得快。
CA是铝酸盐水泥的主要矿物，铝酸盐水泥的水化在很大程度上取决于CA 的水化以及水化产物的结晶状况，晶体结构中铝和钙的配位极不规则，水化速度极快。
CA2水化速度较慢，C12A7晶体结构中铝和钙的配位极不规则，结构具有大量空洞，使其水化极快，凝结迅速，但强度不高[7]。
1.1.3铝酸盐水泥的应用现状由于铝酸盐水泥凝结硬化速度快，1d强度可达最高强度的80%以上，故广泛应用于工期紧急的工程，如国防、道路和特殊抢修工程等；铝酸盐水泥水化热大，且放热量集中，1d放出的水化热为总量的70%~80%，使混凝土部温度上升较高，即使在-10℃下施工，铝酸盐水泥也能很快凝结硬化，可用于冬季施工的工程；铝酸盐水泥在普通硬化条件下，由于水泥石中不含铝酸三钙和氢氧化钙，且密实度较大，因此具有很强的抗硫酸盐腐蚀作用；铝酸盐水泥具有较高的耐热性，如采用耐火粗细骨料(如铬铁矿等)可制成使用温度达1300~1400℃的耐热混凝土[8]。
但铝酸盐水泥的长期强度及其他性能有降低的趋势，长期强度约降低40%~50%左右，因此铝酸盐水泥不宜用于长期承重的结构及处在高温高湿环境的工程中，它只适用于紧急军事工程(筑路、桥)、抢修工程(堵漏等)、临时性工程，以及配制耐热混凝土等。
另外，铝酸盐水泥与硅酸盐水泥或石灰相混不但产生闪凝，而且由于生成高碱性的水化铝酸钙，使混凝土开裂，甚至破坏。
因此施工时除不得与石灰或硅酸盐水泥混合外，也不得与未硬化的硅酸盐水泥接触使用。
利用铝酸盐水泥硬化快、早期强度高、在CaSO4的作用下水化形成钙矾石的特点，可以派生出许多不同品种、不同用途的水泥。
如加入适量的石膏，可以生产用作防渗漏的石膏膨胀水泥、铝酸钙膨胀剂、混凝土自应力压力管所用的铝酸盐自应力水泥、用来矿山充填和煤矿巷旁执护的高水速凝固结充填材料、在建筑工程上应用的硫铝酸盐水泥，以及利用该产品Al2O3高的特点可用做化工触媒；近年来国家加大对环保的管理力度，利用铝酸盐水泥加入适量的硫酸(H2SO4)可用做造纸行业污水治理的铝酸钙净水剂；同时利用该产品熔点温度低、粘度小、流动度好的特点，在大型钢铁企业钢液精炼中，可用于吸附钢液中的夹杂，是一种极好的炼钢脱硫造渣剂。
此外，铝酸盐水泥在国外较大量用作房屋装修的瓷砖粘结剂、瓷砖灰泥、快速施工地板材料、地板平整材料、密封材料、基础砂浆、修补砂浆等[9]。
目前，铝酸盐水泥广泛用于钢铁、石油、化工、水泥、电力等行业。
以钢铁行业为例，我国年产1.5亿吨钢以上，按目前的先进水平每吨钢消耗30kg耐火材料计算，年需耐火材料约450万吨以上，按5%的铝酸盐水泥做粘结剂，仅钢铁行业大约需20万吨铝酸盐水泥。
用于冶金、石油、化工、电力、建材等行业工业窑炉作高温耐火材料结合剂的铝酸盐水泥，今后的年需求量将在35~50万吨。
铝酸盐水泥在我国将会有20年的稳定发展期。
在国际市场上，由于许多发达国家受资源和环境的限制，该产品也将有广泛的市场。
1.1.4铝酸盐水泥的研究现状随着我国对外经济的开放，在与国外同行进行的生产技术交流中，获悉烧结法铝酸盐水泥料球窑外加热技术。
通过消化吸收和改进国外技术，于2001年6月成功完成了“微晶种、预成球、窑外加热新工艺”技术改造项目，并将窑型改造为Φ3.3m/2.5m/3.3m×57m。
至此已完全形成了具有中国特色的烧结法铝酸盐水泥生产技术[10]。
回转窑烧结法铝酸盐水泥新工艺技术的开发应用，对于产品质量的提高和性能的改善有了较大的突破。
主要体现在以下几个方面：(1)采用微晶种和预热技术使生料成球率高、机械冲击破碎和高温爆球率较低，为料球充分预热和回转窑的烧结提供了良好的条件。
(2)微晶种的诱导结晶作用，促进了熟料矿物晶体的成核和晶形发育。
(3)改造前由于生料成球后直接入窑烧结，料球受热不均，生料预热不良，窑煅烧反应不充分，不但熟料中C12A7等过渡矿物含量偏高，而且造成熟料矿物发育不好，大小悬殊且晶体形态极不规则，使水泥强度偏低且凝结时间偏短；通过采用窑外加热新技术并辅以微晶种、预成球技术，使生料球预烧充分、受热均匀，在窑煅烧反应较为完全，促使铝酸盐熟料的主要矿物CA晶体发育良好，晶体形态规则、大小均齐，且分布较为均匀，从而提高了水泥的强度，改善了水泥凝结时间偏短的问题。
目前，世界上以法国为代表的铝酸盐水泥大多采用熔融法生产。
在我国含铝量50%以上的水泥采用半干法回转窑煅烧工艺尚属首创。