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高C3S水泥熟料形成化学与掺杂C3S结构研究

2020-11-22阅读(830)

高C3S水泥熟料形成化学与掺杂C3S结构研究

论文摘要

硅酸盐水泥已成为人类最为重要的建筑材料之一,随着国民经济的持续发展,我国水泥年产量逐年增长,2005年水泥总产量已达10.6亿吨,连续20年占世界第一位。如此巨大的产量需求及持续不断增长趋势的同时,也伴生了许多问题,如不可再生自然资源与能源的巨大消耗和环境污染等。另一方面,我国水泥熟料的质量与发达国家仍有差距、基础理论缺乏创新、日益的增加工业废渣需要综合利用。如果通过科学研究,提高水泥熟料的性能,有效地利用数以亿吨计的各类工业废渣,实现节能且具有高性能的水泥生产,那么水泥工业将不仅仅是一个低排废的工业,而且将是一个环保型的工业;水泥将不仅为人类社会提供居住场所,而且将为人类清洁生存环境。为此,国家重大基础研究规划“973计划”设立了“高性能水泥制备与应用的基础研究”项目（001CB610701）,其主要内容之一是突破现有硅酸盐熟料组成的范围,提高熟料中的C3S含量,通过掺杂异离子以提高C3S的水化活性,实现水泥熟料的高性能化。针对上述目标,本文开展了相关研究并取得如下进展。选择KH、SM、IM值分别为0.92～1.00、1.6～2.4和0.64～2.4为试验值,测定并比较71个不同组成试样的易烧性。在此基础上选择了KH、SM和IM分别为0.98、2.4和2.4作为熟料率值,用占熟料质量分数为1%CuO作为煅烧的促进剂,在实验炉中,于1450℃、保温30min条件下烧成熟料,经QXRD等分析,该熟料中C3S含量高达73%,所制得的硅酸盐水泥的3d、28d抗压强度分别达到了35.6 MPa、69.8 MPa,远高于62.5R等级硅酸盐水泥指标。用这种熟料制成掺粉煤灰达40%的水泥,其水泥的性能符合强度等级为42.5的粉煤灰水泥标准要求。这成功地突破了现有熟料组成范围,在传统水泥熟料制备条件下,制成了具有高C3S含量且能大量吸收工业固体废料的新型熟料。研究还表明高含量C3S的熟料仅需要略多于常规熟料所需石灰石原料,该熟料所制得的水泥与传统水泥相比,具有降低资源与能源消耗、降低水泥成本、减少环境污染的特点。设计并烧制了一组不同C3S含量的熟料,其C3S含量分别约为62.67%、70.87%、76.18%、83.86%、93.78%。当C3S含量从62.67%增加到76.18%时,水泥3d、7d和28d的净浆抗压强度增加明显,而当C3S含量为76.18%增加到93.78%时,其强度增幅较小。基于这个结果,并考虑到熟料中C3S含量的增加必然会导致熟料煅烧困难的事实。认

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 前言
  • 第1章 硅酸盐水泥熟料的研究进展
  • 1.1 硅酸盐水泥熟料组成的昨天与今天
  • 3S 晶体结构及多晶转变'>1.2 C3S 晶体结构及多晶转变
  • 3S 水泥熟料'>1.3 高C3S 水泥熟料
  • 1.4 熟料煅烧过程中微量组分的作用及机理
  • 1.5 本研究的内容
  • 参考文献
  • 第2章 总体研究方案设计和测试方法
  • 2.1 总体设想
  • 2.2 研究方案设计
  • 2.3 试验与测试方法
  • 参考文献
  • 3S 硅酸盐水泥熟料的组成设计及其高胶凝性'>第3章 高 C3S 硅酸盐水泥熟料的组成设计及其高胶凝性
  • 3.1 熟料组成的设计
  • 3.2 不同组成熟料的易烧性研究
  • 3S 熟料的烧成'>3.3 高C3S 熟料的烧成
  • 3S 熟料的胶凝性'>3.4 高C3S 熟料的胶凝性
  • 3S 熟料的组成特点'>3.5 高C3S 熟料的组成特点
  • 3S 熟料烧成的温度范围'>3.6 高C3S 熟料烧成的温度范围
  • 3S 熟料的高性能效应'>3.7 高C3S 熟料的高性能效应
  • 3.8 本章小结
  • 3S 水泥熟料的形成与显微结构'>第4章 掺杂高 C3S 水泥熟料的形成与显微结构
  • 4.1 外加剂的选择
  • 4.2 外加剂在高、低温下的作用效果
  • 4.3 外加剂的效应判别
  • 4.4 外加剂在煅烧过程的挥发性
  • 2三种高C3S 熟料形成特点的比较'>4.5 掺杂CuO、ZnO、CaF2三种高C3S 熟料形成特点的比较
  • 4.6 CuO 的作用机理
  • 4.7 本章小结
  • 参考文献
  • 3热分解动力学过程的研究'>第5章 外加剂作用下CaCO3热分解动力学过程的研究
  • 3 分解的影响'>5.1 CuO 对CaCO3分解的影响
  • 3 分解的影响'>5.2 ZnO 对CaCO3分解的影响
  • 2对CaCO3 分解的影响'>5.3 CaF2对CaCO3分解的影响
  • 5.4 本章小结
  • 参考文献
  • 3S 的晶体结构变化'>第6章 CuO 掺杂C3S 的晶体结构变化
  • 3S 中的固溶量'>6.1 CuO 在C3S 中的固溶量
  • 3S 掺杂CuO 试样的结构演变'>6.2 C3S 掺杂CuO 试样的结构演变
  • 3S 产生的缺陷反应'>6.3 CuO 掺杂C3S 产生的缺陷反应
  • 6.4 本章小结
  • 参考文献
  • 3S 早期水化过程的研究'>第7章 掺杂 CuO 的C3S 早期水化过程的研究
  • 3S 的早期水化放热速率的影响'>7.1 掺杂CuO 对C3S 的早期水化放热速率的影响
  • 3S的Ca2+溶出特性'>7.2 掺杂CuO 的C3S的Ca2+溶出特性
  • 7.3 水化产物形貌及组成
  • 7.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第8章 结论
  • 攻读博士学位论文期间发表论文和科研情况
  • 致谢

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