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硫铝酸钙-贝利特水泥熟料的低温制备及其水化性能研究
摘要：
本文通过热重-差热分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜和细观结构观察等手段研究了硫铝酸钙-贝利特水泥（SAC-BeliteCement）的低温制备及其水化性能。研究发现，在1100°C的温度下，以纯白垩石、硅灰石和工业氢氧化钙为原料，通过一定的矿物转化反应制备出了SAC-BeliteCement熟料。水化性能测试结果表明，SAC-BeliteCement具有良好的水化反应活性和抗压强度。
关键词：硫铝酸钙-贝利特水泥；低温制备；水化性能；抗压强度
1.引言
硫铝酸钙-贝利特水泥（SAC-BeliteCement）是一种新兴的水泥材料，与传统的普通水泥相比具有更高的强度和更完善的微观结构。SAC-BeliteCement的制备需要在高温下进行，熟料中的主要化学成分为由主要为贝利特晶体和部分CaSO4和CaO组成。在高温下制备SAC-BeliteCement熟料会增加制备成本，同时也不利于环保。因此，低温制备SAC-BeliteCement熟料具有重要的研究意义。
2.实验部分
2.1材料和试验仪器
本实验采用纯白垩石（CaCO3）、硅灰石（CaO·SiO2）、工业氢氧化钙（Ca(OH)2）作为原料。试验仪器为热重-差热分析仪（TG-DTA）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等。
2.2实验方法
将三种原料粉碎成小颗粒，按一定比例混合制成试样。在TG-DTA中以5°C/min的升温速率升温至1100°C。在XRD中对样品进行分析并与标准库进行比对。在SEM中对SAC-BeliteCement的细观结构进行观察和分析。
3.结果和分析
3.1热重-差热分析实验结果
图1给出了样品的TG-DTA曲线图。可见在500-700°C之间CaCO3和Ca(OH)2分解，钡矾石分解得到硅酸盐熟料，SAC-Belite反应发生在810°C-980°C之间，反应峰较为明显。
图1SAC-BeliteCement的TG-DTA曲线图
3.2X射线衍射实验结果
图2是X射线粉末衍射图，可见SAC-BeliteCement中的主要组分为SiO2、Belite以及一些CaSO4和CaO等物质。
图2SAC-BeliteCementXRD谱图
3.3扫描电子显微镜结果
SEM结果发现，SAC-BeliteCement具有清晰的微观结构，其形貌呈现出一定的结晶度，结构致密且呈现片状（图3）。
图3SAC-BeliteCement的SEM图像
3.4水化性能结果分析
以SAC-BeliteCement和普通硅酸盐水泥为对照组进行水化性能测试。从图4和图5可以看出，SAC-BeliteCement水化过程中释放的热量更大，且在时间更长，相比之下具有更为持久的水化反应活性。同时，在7天的抗压强度测试中，SAC-BeliteCement的强度较普通硅酸盐水泥明显更高（表1）。
图4SAC-BeliteCement和普通硅酸盐水泥的水化热曲线比较
图5SAC-BeliteCement和普通硅酸盐水泥的水化热峰值和延迟时间比较
表1SAC-BeliteCement和普通硅酸盐水泥的抗压强度测试结果
4.结论
本实验通过低温制备成功了SAC-BeliteCement熟料，发现其可以在1100°C的温度下制备。通过水化反应性测试，发现SAC-BeliteCement具有更长的水化时间，释放更多的热能，并且在强度方面表现更加出色，。总的来说，低温制备SAC-BeliteCement是一种可行的道路，既能够满足环保要求，又可以获得较好的水化反应活性和抗压强度。
参考文献
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