高贝利特硫铝酸盐水泥的研究.pdf

ADissertationSubmitted toWuhan University ofTechnology fortheDoctor’S Degree inEngineering Study on High Belite·-Sulphoaluminate Cement :LiJuan Supervisor: Baoguo Maj or:Building MaterialsandEngineering Wuhan University ofTechnology Wuhan 430070,Hubei, September,20 13 独创性声明本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外, 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:李始日期:丝坠!兰!; 学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版, 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文,并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生隧”雹娟新c签名身嘲日期洲m夕武汉理工大学博士学位论文摘要水泥熟料生产的C02排放约有65%来自石灰石的碳酸盐分解,仅有35%来自燃料的燃烧排放,基于材料本征的排放特点,通过优化工艺提高能效、辅助胶凝材料使用等措施减排的潜力日益减小,而从水泥基材料组成本身进行创新成为全球研究的焦点。本文通过对熟料矿物的形成温度、形成焓、单位矿物C02排放量等多重因素进行低钙低碳优化设计,(C3S)、以贝利特(C2S) 和硫铝酸盐(C4A,§)为主导矿物的低能耗、。A,§.C脚三元熟料体系(Belite Calcium ,BCSA)。通过矿物组成优化匹配及晶体的稳定与活化,制备出性能优于但能耗和排放远低于普通硅酸盐水泥的 BCSA水泥。与普通硅酸盐水泥相比,BCSA水泥生产过程中可节约石灰石28% 和标煤约16%以上,减少C02排放20%以上,实现了通过水泥基材料创新达到节能降耗的目的。本文利用XRD、红外光谱取和SEM等方法,围绕BCSA的矿物组成设计、离子掺杂作用机理、工业试生产及其水泥混凝土性能,主要研究了以下内容: (1)熟料低钙组成设计和高温矿相形成研究确定了熟料低钙低碳矿物组成的原则。。A,,c。八§和C2S分别是熟料的早期强度和中后期强度的来源。研究了C2S、c。A,吾和C绁三种矿物的形成温度和最佳范围,阐明T-种矿物的共存温度区间1250-~1350。C。研究了熟料的易烧性、主要熟料矿物c。A,吾和C2S的形成和结晶发育状况、以及熟料的物理性能。研究表明,BCSA熟料的最佳烧成温度范围是1280~1320。C,在该温度范围内烧制的熟料具有良好的工作性和物理力学性能。(2)BCSA熟料矿物优化匹配和熟料/石膏作用机理确定了BCSA熟料矿物组成范围为C2S 36-56%,C。A,s32-42%和C椰 5-9%。在上述矿物组成范围内,BCSA熟料具有最佳的物理性能, 。研究了BCSA熟料与石膏的相互作用机理。石膏掺量显著影响BCSA水泥的性能,~15%。石膏主要是与C。A,§发生反应武汉理工大学博士学位论文形成钙矾石。在浆体结构中,钙矾石与其他水化产物一起形成密实的空间网架结构。(3)离子掺杂对熟料矿物晶体的稳定与活化机理研究 13晶型C28水化速率慢,早期强度低,一直影响着这种矿物在熟料中的作用。。研究表明,外掺离子Ba2+、 P5+和Zn2+等离子均可进入13-c2S晶格,引起晶格畸变,并且在矿物表面发生富集,使得矿物晶体细化,增强了13-c2S的水化反应活性。同时发现在多种矿物共存的熟料体系中,部分外掺离子进入CSA矿物晶格中,引起晶格畸变,提高了 CSA水硬性。13-C2S和c。凡吾两种矿物共存时,外掺离子影响其活性的显著性依次为:Ba2+>P5+>Zn2+>B3+。掺入Ba2+的熟料制得的水泥,其28d抗压强度达到