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本文选用工业氧化铝、氢氧化镁、轻烧镁砂及重质碳酸钙作为原料,通过烧结法制备了含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥(CMA)。采用XRD、SEM、比表面积分析仪及流变特性技术手段对所合成水泥的物相组成、显微结构特征及水泥水化和流变特性进行研究,并在此基础上研究了不同配比的CMA水泥对刚玉浇注料热震稳定性的影响。研究结果表明: (1)1400℃煅烧后,CMA水泥熟料的物相为MgAl2O4(MA)和CaAl2O4(CA),并含有少量的CaAl4O7(CA2)。CA晶粒呈板状结构分布,而MA晶粒呈现粒状结构,晶粒尺寸约为0.5μm,未见明显的八面体形貌,其晶粒穿插分布在CA晶粒间。合成温度提高至1500℃后,水泥熟料物相MA峰强略有上升,此时MA晶粒呈明显的八面体形貌,晶粒尺寸在1.5μm左右,并均匀分布在板状CA晶粒上。 (2)随着煅烧合成温度的提高,CMA水泥中的CA晶粒长大,水化活性降低,CMA水泥的凝结时间延长;同时,随水泥熟料中尖晶石含量的降低,铝酸钙含量的上升,CMA水泥的凝结时间缩短。 (3)不同合成温度和原料配比合成的CMA水泥浆体的流变特征均符合Bingham流体模型,具有一定的屈服应力;达到屈服应力后,浆体的流动符合牛顿流体。当CMA水泥中CA晶粒细小、含量较高时,试样的塑性粘度及屈服应力较大。CMA水泥浆体的振幅扫描测试中,不同组分和晶粒大小的四组水泥浆体的流变曲线趋势相似,达到其流动点后,储能模量均随剪切速率的增大而快速下降。同时,当CMA水泥中CA晶粒细小、含量较高时,流变行为中的屈服点和流动点较大,絮凝强度也较大。 (4)引入活性氧化铝(ADW1和ADS3)作为分散剂后,五组水泥试样的凝结时间与分散剂的分散作用有关:浆体分散的越好,水化速率就越快,相应的凝结时间就越短。流变结果表明水泥试样的屈服应力和塑性粘度与ADW1的加入量有关,ADW1的加入量越高,水泥浆体的屈服应力和塑性粘度越大。当单独加入ADW1时,其促凝效果明显,水泥浆体中屈服应力及塑性粘度分别达到150Pa和3Pa·s。 (5)CMA水泥结合刚玉浇注料经1500℃煅烧后抗折强度最大,其中CMA75试样的抗折强度达到14.8Mpa。而1100℃煅烧后浇注料试样的抗折强度最小,110℃热处理的浇注料抗折试样强度居中,浇注料的常温力学性能随CMA水泥中镁铝尖晶石的含量增大而略有提升。热震试验结果表明,随着水泥中镁铝尖晶石含量的升高,浇注料的热震稳定性能逐渐提高,当CMA水泥中MA含量为75%时,浇注料试样的热震稳定性能最好,其抗折强度残余率约为33%。