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新型石灰石矿渣水泥水化机理及性能的研究

徐巍  
【摘要】: 随着可持续发展战略的实施,水泥工业的资源、能源、环境问题成为制约其发展的主要因素。少用能耗大、生产污染大的硅酸盐水泥熟料,利用尽量多工业废渣和低成本混合材作为混合材料来生产少熟料水泥或无熟料水泥,是一项具有环保意义和经济价值的课题。本文以石灰石、矿渣为主要原料的基础上添加部分石膏、熟料或钢渣来制备力学性能符合GB/T 3183-2003国家标准的新型石灰石矿渣水泥。该研究成果可以显著降低水泥生产的能耗,极大减少水泥生产过程中温室气体排放量,以及其它废气和粉尘的排放量,具有重大意义。重点研究了新型石灰石矿渣水泥水化机理及耐久性能,全文的主要研究内容和成果如下: 首先,研究了熟料、石灰石、石膏等组分在少熟料石灰石矿渣水泥中的主要作用,研究表明少量的熟料主要起调整水泥碱度的作用,适宜的熟料掺量,有利于提高水泥强度。随石灰石掺量的增大,水泥强度降低。石灰石比表面积对该水泥28天强度的影响不明显,7天抗压强度随比表面的增加稍有增加。少量的石膏对水泥强度影响较小。当石膏掺量高于7%后,水泥强度开始出现明显下降的趋势。 其次,研究了钢渣、石灰石、石膏等组分在无熟料石灰石矿渣水泥中的主要作用,结果表明钢渣对无熟料石灰石矿渣水泥的强度有重要的作用,适宜的钢渣掺量可以提供恰当的碱度条件,有效激发矿渣水化活性,有利于水泥强度的发挥;而过量的钢渣掺量则使水泥浆体中碱度过高,造成钙矾石晶体膨胀破坏,不利该水泥强度的发展。 最后,对无熟料石灰石矿渣水泥耐久性进行了研究,结果表明无熟料石灰石矿渣水泥后期能够持续生成C-S-H凝胶,其不断填充在水泥石孔隙中,使水泥石结构不断致密,强度继续增加。该水泥具有良好的抗硫酸盐腐蚀能力,同时该水泥的收缩率较普通硅酸盐水泥小;抗碳化性能和耐高温性能较复合硅酸盐水泥差,还需进一步改善。将石灰石矿渣无熟料水泥放入石灰水里养护能提高早期强度,而且还能提高抗碳化能力。


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