硅酸盐-硫铝酸盐复合体系水泥研究

论文题目: 硅酸盐-硫铝酸盐复合体系水泥研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料学

作者: 崔素萍

导师: 聂祚仁,姚燕

关键词: 水泥,硅酸盐硫铝酸盐复合体系,性能,水化机理

文献来源: 北京工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 水泥的生产和水泥混凝土的应用为基础设施建设带来了巨大的变化,也为全人类社会经济发展奠定了雄厚的基础。在我国2004 年的水泥年产量已超过9 亿吨,约占世界水泥产量的50%。随着我国经济建设的跨越发展及基础设施建设的高速增长,对水泥的需求仍有进一步的增长。然而,水泥的生产需要消耗大量的自然资源和能源。例如生产1t 水泥需要1.3t 的石灰石、0.3t 的黏土质材料。水泥熟料生产的平均热耗为4000KJ/Kg,而综合电耗则达到120KW·h/t。此外,每生产1t 水泥熟料还会产生1t 左右的二氧化碳。水泥及水泥混凝土在当今社会具有不可替代的位置,而困扰全球的资源短缺及环境污染又与水泥的生产直接有关。长期以来人们一直努力采取多种措施走水泥生产可持续发展的道路,而最大限度地改善水泥的性能,以用最少的水泥用量满足高性能水泥混凝土的要求,则是国内外专家学者、政府部门科研生产和施工企业达成的共识。水泥是建筑施工中所用的胶凝材料的统称,包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等系列。硅酸盐系列水泥(PC)是应用广泛的经济型建筑材料,而硫铝酸盐系列水泥(CS-A)是具有我国自主知识产权的性能优良的特种工程材料,两个系列均具有自己独特的矿物组成和性能特点,通过复合如能将其优良性能组合,将是改善水泥性能的又一条途径。本课题通过研究硅酸盐-硫铝酸盐复合体系性能及水化硬化机理,并在与硅酸盐系列水泥对比的基础上,对其进行多方面的综合评价,对于硅酸盐-硫铝酸盐复合体系水泥的应用具有重要的指导意义,对于复杂体系水化理论的研究,有一定的参考价值。本论文运用了“均匀设计”的思想方法,在较大范围内设计了符合约束条件的实验方案,保证了复合体系组成实验的科学性和代表性。通过对所设计的实验方案中不同配比试样进行常规物理力学性能试验,全面地研究了硅酸盐水泥熟料—硫铝酸盐水泥熟料—石膏所组成的三元复杂系统中材料组成与性能之间的关系。在靠近硅酸盐的P 区以组成配比为PC 熟料:CS-A 熟料:石膏=86.4%:4.5%:9.1%的P3 试样综合性能最佳。另外,有快凝特点的P2、P15、P16 可以满足有快硬要求的特殊工程,其中又以P2 最为经济。在靠近硫铝酸盐的C 区,可以通

论文目录:

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 水泥体系的分类

1.2 水泥不同体系复合的理论基础

1.3 复合水泥研究进展

1.4 存在问题

1.5 课题来源背景

1.6 主要研究内容

第2章 原材料与实验方法

2.1 原材料及化学组成

2.2 实验方法及仪器

2.2.1 水泥基本性能试验方法及仪器

2.2.2 水泥水化产物组成及微观形貌测试方法及仪器

2.2.3 水泥水化过程热、电特性测试方法及仪器

第3章 PC—CSA 复合体系基本组成与性能研究

3.1 引言

3.2 实验方案设计

3.3 实验样品制备与性能测试方法

3.4 物理力学性能实验结果与分析

3.4.1 实验结果

3.4.2 复合体系标准稠度需水量

3.4.3 复合体系凝结时间

3.4.4 复合体系强度

3.4.5 复合体系组成与性能关系讨论

3.5 本章小结

第4章 原材料特性对PC—CSA 复合体系性能的影响

4.1 引言

4.2 PC 熟料特性对复合体系性能的影响

4.2.1 实验结果

4.2.2 分析讨论

4.3 石膏特性对复合体系性能的影响

4.3.1 石膏特性对复合体系物理力学性能的影响

4.3.2 石膏特性对复合体系水泥浆体微观特性的影响

4.3.3 石膏特性影响复合体系性能的机理分析

4.4 本章小结

第5章 粉磨方法及颗粒特性对复合体系性能的影响

5.1 引言

5.2 不同粉磨方法制备的复合体系的粒度分布

5.3 不同粉磨方法制备的复合体系的颗粒形貌分析

5.4 不同粉磨方法制备的复合体系的物理力学性能

5.4.1 标准稠度需水量变化趋势

5.4.2 凝结时间变化趋势

5.4.3 力学强度变化趋势

5.5 颗粒特性对 PC—CSA 复合体系性能的影响分析

5.6 本章小结

第6章 PC—CSA 复合体系水泥水化硬化过程研究

6.1 引言

6.2 复合体系水化过程的水化放热行为研究

6.2.1 复合体系 P 区水化放热行为研究

6.2.2 复合体系 C 区水化放热行为研究

6.3 复合体系水化过程的电阻率研究

6.3.1 复合体系 P 区水化过程电阻率研究

6.3.2 复合体系 C 区水化过程电阻率研究

6.4 复合体系水化过程的交流阻抗谱研究

6.4.1 复合体系 P 区水化过程的交流阻抗研究

6.4.2 复合体系 C 区水化过程的交流阻抗研究

6.5 复合体系水化过程及水化机理讨论

6.6 本章小结

第7章 PC—CSA 复合体系水泥浆体微观特性研究

7.1 引言

7.2 复合体系水泥浆体 XRD 分析

7.3 复合体系水泥浆体 DSC 分析

7.4 复合体系水泥浆体 SEM 分析

7.5 本章小结

第8章 复合体系对粉煤灰的水化促进作用研究

8.1 引言

8.2 复合体系-粉煤灰系统物理力学性能变化规律

8.2.1 标准稠度需水量和凝结特性变化规律

8.2.2 力学强度变化规律

8.3 复合体系-粉煤灰多元混合系统浆体微观特性

8.3.1 CSA 熟料掺量对多元混合系统浆体微观特性影响分析

8.3.2 粉煤灰对多元混合系统浆体微观特性影响分析

8.4 CSA 复合体系-粉煤灰多元混合系统水化机理探讨

8.5 本章小结

第9章 PC—CSA复合体系水泥混凝土性能研究

9.1 引言

9.2 试验用材料

9.3 试验方法

9.3.1 工作性试验方法

9.3.2 力学性能试验方法

9.3.3 耐久性试验方法

9.4 混凝土配合比设计

9.5 实验结果与讨论

9.5.1 水泥与氨基磺酸盐外加剂的适应性

9.5.2 新拌混凝土的工作性能

9.5.3 混凝土的力学性能

9.5.4 混凝土的耐久性

9.5.5 混凝土的微观结构

9.6 本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文及完成的科研项目

致谢

发布时间: 2005-09-21

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