高鋁水泥的特點及在耐火材料中的應用現狀

占華生劉淑煥康振杰以鋁酸鈣為主、氧化鋁含量約50%的熟料，磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為高鋁水泥。高鋁水泥熟料的主要礦物組成為CA、CA2，還有少量C12A7、C2AS和微量的尖晶石（MA）和鈣鈦石（CaO.TiQ）以及鐵相等。高鋁水泥生產所用的原料為磯土和石灰石。制造方法有回轉窯法、電弧爐熔融法、反射爐熔融法等。其中，我國廣泛采用回轉窯燒成法，燒成熱耗及粉磨電耗較低。1高鋁水泥的特點高鋁水泥的特點是強度發展非常迅速24h內幾乎可達到最高強度，標號以3d抗壓強度來表示。高鋁水泥分425、525、625、725四個標號。其28d強度不得低于3d強度指標，如表1所示。另一特點是在低溫5?10°C）也能很好硬化，而在高溫（＞30C）養護時強度劇烈下降。因此高鋁水泥使用溫度不得超過0C，更不宜采用蒸汽養護。這是因為高鋁水泥在常溫下的水化產物CAH10和C2AH8都屬于介穩產物，它們在溫度超逐5C情況下會轉變成穩定《JC3AH6,在這種晶形轉變過程中，會引起強度下降。表1高鋁水泥的性能化學成分SiO2孰料中SiO2含量＜10%Fe2Q熟料中Fe2O3含量＜3%技術指標細度(>0.080mm)<10%凝結時間初凝時間＞40min；終凝時間＜10h水泥標號抗壓強度/Mpa抗折強度Mpa1天3天1天3天42535.041.63.94.452545.051.54.95.462554.961.35.96.472564.771.16.97.4高鋁水泥中CA相水化較快，而CA2水化速度較緩慢，但后期強度增長較大，使得鋁酸鹽水泥具有較好的耐高溫性能，在較高溫度下仍能保持較高強度。研究表明，隨CA2含量的增加，其耐高溫性也提高。另外，高鋁水泥雖然有統一標號，但受生產廠家產品質量控制水平不均、原材料來源不一以及生產工藝的差異等原因，導致了同一標號水泥在細度、物相組成、化學成分等方面存在一定的差異。以25高鋁水泥為例，表格2為三種高鋁水泥產品的技術指標。從礦物相分析結果可以看出，產晶中CA相含量較多，使得該產品在使用過程中，初凝時間較短，流動值衰減較快，早期強度偏高。表2高鋁水泥產品相關信息產品項目ABC化學成分含量，%A12O352.4550.9952.87CaOSiO27.097.167.84其他2.131.971.98物相組成CA+++++++++++++CA2++++++++其他++++注：“+”表示物相存在，其含量順序為："+++++">"+++”>"++”>"+2在耐火材料中的應用現狀由于高鋁水泥中鋁酸一鈣CA）礦物水化速度快，凝結正常，具有快硬、早強的特點。20世紀20年代以后，具有早強性的高鋁水泥逐漸擴展到工業與民用建筑，同時，國外諸多研究人員對高鋁水泥的水化硬化機理和以強度下降為中心的耐久性進行了深入研究，發現高鋁水泥的水化產物因發生晶形轉變而使強度降低。這也束縛了高鋁水泥在結構工程中的應用。高鋁水泥具有較好的耐高溫性能，使得它在高溫領域得到廣泛的應用。目前在建筑行業高鋁水泥主要用于配制膨脹水泥、自應力水泥和耐熱混凝土。在耐火材料行業，它適合用作配制重質、中質和輕質不定形耐火材料的結合劑，其中耐火材料產品形式包括耐火澆注料、可塑料及耐火噴涂料等。不同種類不定形耐火材料產品根據強度要求，水泥產品添加量不同。采用不同標號的高鋁水泥結合不同品位的耐火骨料，可配制出使用溫度在1400°C以下的多檔次不定形耐火材料廣泛應用水泥、冶金、石化及電力等行業高溫窯爐的工作襯或者保溫襯。在0世紀八十年代以后，隨著不定形耐火材料在耐火材料行業中的比例迅速增加，高鋁水泥作為結合劑的用量也日益增加。另外，同一標號水泥存在不同廠家水泥產品出現質量波動的問題，會導致耐火材料產品在早期強度和硬化時間等方面差異較大。因此，高鋁水泥的質量穩定性為不定形耐火材料的生產和使用帶來一些新的課題