高C-,3-S水泥熟料形成化學(xué)與摻雜C-,3-S結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、南京工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文高CS水泥熟料形成化學(xué)與摻雜CS結(jié)構(gòu)研究姓名：侯貴華申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：許仲梓沈曉冬20060401博士學(xué)位論文I摘要硅酸鹽水泥已成為人類最為重要的建筑材料之一，隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，我國水泥年產(chǎn)量逐年增長，2005年水泥總產(chǎn)量已達(dá)10.6億噸，連續(xù)20年占世界第一位。如此巨大的產(chǎn)量需求及持續(xù)不斷增長趨勢的同時，也伴生了許多問題，如不可再生自然資源與能源的巨大消耗和環(huán)境污染等。另一方面，我國

2、水泥熟料的質(zhì)量與發(fā)達(dá)國家仍有差距、基礎(chǔ)理論缺乏創(chuàng)新、日益的增加工業(yè)廢渣需要綜合利用。如果通過科學(xué)研究，提高水泥熟料的性能，有效地利用數(shù)以億噸計的各類工業(yè)廢渣，實(shí)現(xiàn)節(jié)能且具有高性能的水泥生產(chǎn)，那么水泥工業(yè)將不僅僅是一個低排廢的工業(yè)，而且將是一個環(huán)保型的工業(yè)；水泥將不僅為人類社會提供居住場所，而且將為人類清潔生存環(huán)境。為此，國家重大基礎(chǔ)研究規(guī)劃“973計劃”設(shè)立了“高性能水泥制備與應(yīng)用的基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目(001CB610701)，其主要內(nèi)容之

3、一是突破現(xiàn)有硅酸鹽熟料組成的范圍，提高熟料中的C3S含量，通過摻雜異離子以提高C3S的水化活性，實(shí)現(xiàn)水泥熟料的高性能化。針對上述目標(biāo)，本文開展了相關(guān)研究并取得如下進(jìn)展。選擇KH、SM、IM值分別為0.92～1.00、1.6～2.4和0.64～2.4為試驗(yàn)值，測定并比較71個不同組成試樣的易燒性。在此基礎(chǔ)上選擇了KH、SM和IM分別為0.98、2.4和2.4作為熟料率值，用占熟料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%CuO作為煅燒的促進(jìn)劑，在實(shí)驗(yàn)爐中，于1450

4、℃、保溫30min條件下燒成熟料，經(jīng)QXRD等分析，該熟料中C3S含量高達(dá)73%，所制得的硅酸鹽水泥的3d、28d抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到了35.6MPa、69.8MPa，遠(yuǎn)高于62.5R等級硅酸鹽水泥指標(biāo)。用這種熟料制成摻粉煤灰達(dá)40%的水泥，其水泥的性能符合強(qiáng)度等級為42.5的粉煤灰水泥標(biāo)準(zhǔn)要求。這成功地突破了現(xiàn)有熟料組成范圍，在傳統(tǒng)水泥熟料制備條件下，制成了具有高C3S含量且能大量吸收工業(yè)固體廢料的新型熟料。研究還表明高含量C3S的熟料僅

5、需要略多于常規(guī)熟料所需石灰石原料，該熟料所制得的水泥與傳統(tǒng)水泥相比，具有降低資源與能源消耗、降低水泥成本、減少環(huán)境污染的特點(diǎn)。設(shè)計并燒制了一組不同C3S含量的熟料，其C3S含量分別約為62.67%、70.87%、76.18%、83.86%、93.78%。當(dāng)C3S含量從62.67%增加到76.18%時，水泥3d、7d和28d的凈漿抗壓強(qiáng)度增加明顯，而當(dāng)C3S含量為76.18%增加到93.78%時，其強(qiáng)度增幅較小?；谶@個結(jié)果，并考慮到熟料