銅離子摻雜對高鐵低鈣水泥熟料性能的影響

趙美程，饒美娟，鄧青山，陶永征

(1.武漢理工大學理學院，武漢 430070；2.武漢理工大學硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室，武漢 430070)

0 引 言

1 實 驗

1.1 熟料燒成

為避免引入雜質對實驗結果造成影響，本實驗使用分析純的CaCO3，SiO2，Al2O3，Fe2O3和CuO制備水泥熟料。水泥熟料的設計礦相組成為C3S=48%，C2S=28%，C3A=4%，C4AF=20%。分別按CuO摻量為0.0wt%、0.2wt%和0.5wt%制備三種水泥熟料。原料配比如表1所示。

原料經罐磨機混合均勻后，壓制成規格為10 cm×10 cm×1 cm的方塊試樣，在高溫爐中煅燒。高溫爐燒成溫度制度如表2所示。將燒成的水泥熟料粉磨至樣品通過孔徑為0.075 mm的方孔篩，篩余量小于5%。

表1 原料配比Table 1 Mix proportion of raw material

表2 熟料燒成溫度制度Table 2 Clinker firing temperature system

1.2 測試方法

本實驗的測試項目主要有XRD、抗壓強度、非蒸發水含量、水化熱和氯離子固化量。

XRD可以定性分析熟料的礦物組成，本實驗XRD的測試設備為D/MAX-RBRU-200B型X射線衍射儀，靶材為Cu-Kα線(λ=0.154 nm)，衍射角掃描范圍5°～75°，掃描速率3°/min，加速電壓40 kV，電流40 mA。水化熱采用TAM Air八通道水化量熱儀對水泥熟料進行測試。環境溫度20 ℃條件下，測試時間為9 d，熟料質量為5.0 g，固定水灰比0.45，實驗用水為去離子水。氯離子固化量使用848 Titrinoplus滴定儀以0.1 mol/L的AgNO3溶液滴定。

2 結果與討論

2.1 CuO對高鐵低鈣水泥熟料燒成過程的影響

圖1 不同CuO摻量的水泥熟料XRD圖譜Fig.1 XRD patterns of cement clinker with different CuO contents

熟料的XRD圖譜如圖1所示。從圖中可以看出，C3S的衍射峰隨著CuO含量的增加而增加。在XRD圖譜中，衍射峰的強度不僅與含量有關，而且與晶粒的結晶度和尺寸有關。Ma等[13]的研究指出，CuO的摻雜并不會影響水泥熟料中C3S的含量。可以推斷，CuO的加入促進了C3S的晶粒生長。C4AF的峰(2θ=33.8°)的強度隨著CuO含量的增加而明顯增加，但C3A的峰強(2θ=33.3°)則不變。……