33204

بررسي اثر اكسيد و سولفات آهن و باطله حاوي سولفات كلسيم بر سنتز حالت جامد و خواص سيماني سولفوآلومينات كلسيم

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متاورژي گرايش سراميك

1400

1403/9/6

دكتر رحيم نقي زاده - دكتر حميدرضا رضايي

jjjj

مهندسي مواد و متالورژي

هدف از اين پژوهش بررسي اثر اكسيد و سولفات آهن و باطله حاوي سولفات كلسيم بر سنتز حالت جامد و خواص سيماني سولفوآلومينات كلسيم است. در اين تحقيق، با مخلوط كردن كربنات كلسيم، آلومينا و گچ با نسبت‌هاي تئوري فرمول ايليميت، در دماي 1250℃به مدت 5 ساعت، كلينكري با درصد بالاي ايليميت اورتورومبيكي و مقدار كمي گروسيت (CA2) سنتز شد. در فرآيند هيدراتاسيون سيمان حاوي اين كلينكر و 10% گچ با نسبت آب به سيمان 0.6، فازهاي اترينگايت، گيبسيت و احتمالاً فاز ژلي هيدروكسيد آلومينيوم ايجاد شد، در حالي كه مقدار قابل توجهي ايليميت واكنش نكرده باقي ماند. ايجاد فازهاي هيدراته شده فوق با مطالعه جذب فوريه مادون قرمز (FTIR) نيز بررسي و اثبات گرديد. زمان گيرش اين سيمان 120 دقيقه است، و با افزايش گچ به 40%، اين زمان به 210 دقيقه مي‌رسد. نتايج DTA+TG خمير اين سيمان نمايشگر تجزيه فازهاي هيدراته ذكر شده و تاييدي بر وجود آن‌ها بود. استحكام فشاري خمير سيمان سنتزي با 20 درصد وزني گچ در يك روز حوالي MPa50 و در 28 روز بالاي MPa 40 بود كه نمايشگر عملكرد مطلوب آن بود. اين تحقيق به سنتز فاز ايليميت آهن‌دار با جايگزيني Fe3+ به جاي Al3+ با استفاده از Fe2O3 و FeSO4 پرداخته است. نتايج پراش اشعه ايكس نشان داد كه تركيب‌هاي حاوي 2/0 مول 3+Fe داراي فازهاي ايليميت مكعبي و اورتورومبيك، براون ميلريت و آلومينات‌هاي كلسيم بودند. همچنين، در خمير سيمان حاوي ايليميت آهن‌دار، فازهاي هيدراته مختلفي مانند اترينگايت، گيبسيت، هيدروكسيد آهن، منوسولفات و فازهاي جزئي ديگر به همراه باقي‌مانده ايليميت آهن‌دار مشاهده شد. ميزان هيدراته اترينگايت در نمونه‌ها كاهش يافت، به‌ويژه در نمونه‌هايي كه حاوي FeSO4 هستند. زمان گيرش نهايي در تركيب‌هاي مختلف بين 180 تا 195 دقيقه متغير بود و استحكام فشاري نمونه‌هاي حاوي 20 درصد گچ در مدت 7 روز نشان دهنده افت استحكام فشاري آن‌ها از حوالي Mp40 براي نمونه بدون جايگزيني آهن به MPa 22 مي‌باشد. همچنين، سنتز ايليميت بدون آهن با جايگزيني گچ باطله، علاوه بر ايليميت اورتورومبيك و مكعبي، فازهاي بليت و آلوميناي كلسيم نيز حاصل مي‌گردد. زمان گيرش و استحكام اين نمونه‌ها حاوي 20 درصد گچ در زمان 7 روز نيز به ترتيب 140 دقيقه و MPa20 بود.

1404/01/10

Studying the effect of iron oxide and sulfate and waste containing calcium sulfate on the solid state synthesis and cementitious properties of calcium sulfoaluminate

11/26/2025 12:00:00 AM

The aim of this study is to investigate the effect of iron oxide and sulfate and calcium sulfate-containing tailings on the solid state synthesis and cement properties of calcium sulfoaluminate. In this study, by mixing calcium carbonate, alumina and gypsum with the theoretical ratios of the illite formula, at a temperature of 1250℃ for 5 hours, clinker with a high percentage of orthorhombic illite and a small amount of grossite (CA2) was synthesized. In the hydration process of cement containing this clinker and 10% gypsum with a water to cement ratio of 0.6, ettringite, gibbsite and possibly a gel phase of aluminum hydroxide were formed, while a significant amount of unreacted illite remained. The formation of the above hydrated phases was also investigated and confirmed by Fourier transform infrared absorption (FTIR) study. The setting time of this cement is 120 minutes, and with an increase in gypsum to 40%, this time reaches 120 minutes. The DTA+TG results of this cement paste showed the decomposition of the mentioned hydrated phases and confirmed their existence. The compressive strength of the synthetic cement paste with 20% gypsum by weight was around 50 MPa at one day and above 40 MPa at 28 days, which indicated its desirable performance. This study investigated the synthesis of the iron-containing illite phase by replacing Fe3+ with Al3+ using Fe2O3 and FeSO4. X-ray diffraction results showed that the compounds containing 0.2 mol of Fe3+ had cubic and orthorhombic illite phases, brown millerite, and calcium aluminates. Also, in the cement paste containing iron-containing illite, various hydrated phases such as ettringite, gibbsite, iron hydroxide, monosulfate, and other minor phases were observed along with the remaining iron-containing illite. The amount of hydrated ettringite in the samples decreased, especially in the samples containing FeSO4. The final setting time in different compositions varied between 180 and 195 minutes, and the compressive strength of samples containing 20% gypsum after 7 days showed a decrease in their compressive strength from around MPa 40 for the sample without iron replacement to MPa 22. Also, the synthesis of iron-free illite by replacing waste gypsum, in addition to orthorhombic and cubic illite, also produces billet and calcium aluminate phases. The setting time and strength of these samples containing 20% gypsum after 7 days were also 140 minutes and MPa 20, respectively.

سيمان سولفوآلومينات كلسيم، ايليميت، اترينگايت، اكسيد آهن

calcium sulfoaluminate cement, yeelimite, ettringite, iron oxide

zahraasadi

Rahim Naghizadeh,Hamid Reza rezaie