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以硫铝酸钡钙水泥的主要矿物C<,2.75>B<,1.25>A<,3>S为基础,本文以分析纯化学试剂为原料,利用Fe<,2>O<,3>中的Fe离子对矿物C<,2.75>B<,1.25>A<,3>S中的Al离子进行取代,合成了一系列新的水泥矿物--硫铁铝酸钡钙系列矿物.并以该矿物为主导矿物,制备硫铁铝酸钡钙水泥. 在烧成温度为1300℃,保温2h的条件下,按试验方案配方合成硫铁铝酸钡钙系列单矿物.通过SEM分析,该矿物为菱形十二面体,颗粒细小,晶界清晰.通过美国Agilent 4294A阻抗分析仪测量矿物水化1d,7d,28d的电阻、介电常数、介电损耗等电学常数,对硫铁铝酸钡钙系列单矿物进行电学性能分析.结果表明:随着Fe<,2>O<,3>的摩尔含量的增加,硫铁铝酸钡钙单矿物的电阻率和阻抗值均先减小后增加,而相对介电常数则先增加后减小.并且当Fe<,2>O<,3>取代量达到1.25mol时,电阻率的大小可以降低到30Ωm左右,与硫铝酸盐水泥电阻率为相比,硫铁铝酸钡钙矿物的电阻率平均减小1-2个数量级.其介电损耗在水化1d,7d是无规律的,到水化28d时,在高频区硫铁铝酸钡钙单矿物介电损耗随着Fe<,2>O<,3>摩尔含量的增加先增大后减小.随着频率的增加,硫铁铝酸钡钙单矿物的阻抗值和相对介电常数均不断减小,介电常数在高频区达到稳定值.同时本文研究了水灰比、成型方式、水化时间对矿物电学性能的影响.
通过硫铁铝酸钡钙矿物电学性能研究得知,铁的摩尔取代量为1.25mol时,硫铁铝酸钡钙矿物电阻率最低.以硫铁铝酸钡钙矿物(C<,2.75>B<,1.25>A<,1.75>B<,1.25>S)为主要矿物,硫铁铝酸钡钙矿物含量分别为30﹪,40﹪,50﹪,60﹪,65﹪,70﹪,75﹪,80﹪.在烧成温度为1300℃,保温1h,合成硫铁铝酸钡钙水泥.通过XRD,SEM-EDS对水泥熟料及其水化样的组成结构和形貌分析,水泥熟料中主要矿物为硫铁铝酸钡钙和β-C<,2>S,烧成良好.对其力学性能分析结果表明:硫铁铝酸钡钙矿物含量的多少对硫铁铝酸钡钙水泥熟料的抗压强度有很大的影响.当C<,2.75>B<,1.25>A<1.75>Fe<,1.25>S矿物含量高于60﹪时,硫铁铝酸钡钙水泥熟料有较高的早期和后期强度,当矿物含量为75﹪时,水泥熟料的1d,3d,28d的强度分别为69.1MPa,73.6MPa,118.6MPa,1d强度已经发挥了水泥强度的58.3﹪.当C<,2.75>B<,1.25>A<,1.75>F<,1.25>矿物含量低于60﹪时,硫铁铝酸钡钙水泥熟料的强度早期强度正常,后期强度不高,而且有倒缩现象.
埘硫铁铝酸钡钙水泥熟料进行电学性能分析发现,随着硫铁铝酸钡钙矿物含量的增加,电阻率减小,介电常数增大;但随着交流频率的增加,介电常数和介电损耗趋于稳定,说明在高频区水泥具有介电稳定性.
在烧成温度为1300℃,保温时间为1h的条件下,以铁的摩尔取代量不同合成系列硫铁铝酸钡钙水泥(铁的摩尔取代量分别为0.25,0.5,0.75,1.0mol),硫铁铝酸钡钙单矿物水泥中的质量含量分别为60﹪和65﹪.并利用XRD,SEM-EDS分析熟料的结构和形貌.对其力学性能分析,随着铁的摩尔取代量的增加,硫铁铝酸钡钙水泥熟料的强度在不断的增加.通过对电学性能分析,随着铁的摩尔含量的增加,熟料的电阻率在逐步的减小.通过交流阻抗谱分析该系列水泥的电学性能,结果表明:随着铁的摩尔取代量增大,硫铁铝酸钡钙水泥的交流阻抗谱图Nyquist图形逐步向左移动,水泥的固液相电阻R<,s>在减小.随着水化时间的延长,交流阻抗谱图Nyquist图形逐步向右移动,水泥的固相液电阻R<,s>在增大.