新型石灰石礦渣水泥的開(kāi)發(fā)研究.pdf

1、水泥作為一種低廉性能可靠的建設(shè)用基礎(chǔ)材料，大量應(yīng)用于工業(yè)以及民用建筑等工程。但是，傳統(tǒng)的水泥在生產(chǎn)過(guò)程中不僅要消耗了大量的資源和能源，同時(shí)排出大量的溫室氣體CO2，以及NOx SOx及大量的粉塵，給生態(tài)環(huán)境造成了很大的污染。如果按照目前的水泥生產(chǎn)狀況繼續(xù)發(fā)展，將對(duì)大氣環(huán)境造成的影響是災(zāi)難性的。尋找一種新型可以大量利用業(yè)廢渣及其它新型低成本的混合材，少用或不用硅酸鹽熟料來(lái)生產(chǎn)水硬行膠凝材料部分替代普通水泥使用，對(duì)于減少水泥工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中C

2、O2等污染氣體的排放，以及降低水泥生產(chǎn)工程中的能源消耗，實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)的生態(tài)化具有十分重要的意義。
　　 本文在系統(tǒng)地研究了大摻量石灰石混合料對(duì)不同類型的水泥性能影響的基礎(chǔ)上，在少量熟料或無(wú)熟料情況下，以不超過(guò)65％的石灰石為主要原材料，添加部分礦渣、石膏等原料制備了力學(xué)性能符合GB/T3183-2003國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的新型石灰石礦渣水泥。該研究成果可以顯著降低水泥生產(chǎn)的能耗，極大減少水泥生產(chǎn)過(guò)程中溫室氣體排放量，以及其它廢氣和粉塵的排

3、放量，具有重大意義。
　　 同時(shí)系統(tǒng)的研究了熟料、石灰石等組分在少熟料石灰石礦渣水泥中的主要作用。研究表明少量的熟料主要起調(diào)整水泥堿度的作用，適宜的熟料摻量，有利于提高水泥強(qiáng)度。而該水泥隨石灰石摻量的增大，水泥強(qiáng)度降低。石灰石比表面積對(duì)該水泥28天強(qiáng)度的影響不明顯，7天抗壓強(qiáng)度隨比表面的增加稍有增加。少量的石膏摻量，對(duì)水泥強(qiáng)度影響較小。當(dāng)石膏摻量高于7％后，水泥強(qiáng)度開(kāi)始出現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)。水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度則隨石灰石摻量的減少和礦渣摻

4、量的增加呈增大的趨勢(shì)，同時(shí)水泥凝結(jié)時(shí)間也稍有延長(zhǎng)。在其它條件不變，改變礦渣的細(xì)度，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量降低，凝結(jié)時(shí)間縮短，強(qiáng)度逐漸增加。而水泥的初凝及終凝時(shí)間則隨石灰石比表面積的增加而呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。同時(shí)水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度則隨石灰石比表面積的增加而增加。
　　 鋼渣對(duì)無(wú)熟料石灰石礦渣水泥的強(qiáng)度有重要的作用，適宜的鋼渣摻量可以提供恰當(dāng)?shù)膲A度條件，有效激發(fā)礦渣水化活性，有利于水泥強(qiáng)度的發(fā)揮；而過(guò)量的鋼渣摻量則使水泥漿體中堿度過(guò)高，造成鈣礬石

5、晶體膨脹破壞，不利該水泥強(qiáng)度的發(fā)展。同時(shí)研究了不同堿性外加劑的影響，結(jié)果顯示摻加少量的堿有利于水泥早期強(qiáng)度的提高，過(guò)高的堿含量對(duì)水泥后期強(qiáng)度明顯不利。而該水泥中各組分對(duì)水泥性能的影響的研究結(jié)果，表明石灰石摻量的增加不利于水泥的強(qiáng)度增加，水泥中三氧化硫含量的增加有利于水泥早期強(qiáng)度的發(fā)揮，后期強(qiáng)度只在三氧化硫超過(guò)6.00％左右，開(kāi)始出現(xiàn)小幅降低現(xiàn)象。同時(shí)通過(guò)水泥凈漿膨脹性能測(cè)定，表明在本研究范圍內(nèi)高含量的三氧化硫不會(huì)對(duì)無(wú)熟料水泥石的結(jié)構(gòu)造成

6、鈣礬石膨脹破壞。
　　 通過(guò)石灰石與惰性石英宏觀力學(xué)強(qiáng)度對(duì)比實(shí)驗(yàn)，證明石灰石為具有一定水化活性且具有良好水化加速作用的混合材。石灰石一方面與鋁酸鹽發(fā)生水化反應(yīng)，生成水化碳鋁酸鈣產(chǎn)物，有利于水泥強(qiáng)度的增加，而另一方面促使水化硅酸鈣凝膠在石灰石顆粒界面異相成核，使水泥石結(jié)構(gòu)致密，水泥強(qiáng)度提高。
　　 無(wú)熟料石灰石礦渣水泥具有良好的抗硫酸鹽腐蝕能力，同時(shí)該水泥的收縮率較普通硅酸鹽水泥小。并且無(wú)熟料石灰石礦渣水泥和一般堿礦渣水泥

7、不同，具有良好的抗風(fēng)化能力，其水泥在室內(nèi)敞開(kāi)保存三個(gè)月的條件下，水泥強(qiáng)度幾乎沒(méi)有降低的現(xiàn)象。
　　 在上述宏觀性能研究基礎(chǔ)上，利用XRD、SEM等測(cè)試技術(shù)，深入研究了上述各種石灰石水泥水泥漿體水化產(chǎn)物的組成及微觀結(jié)構(gòu)特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，石灰石是具有一定活性的混合材，石灰石一方面與鋁酸鹽發(fā)生水化反應(yīng)，生成水化碳鋁酸鈣產(chǎn)物，而另一方面促使水化硅酸鈣凝膠在石灰石顆粒界面異相成核，使C-S-H凝膠加速生成，其反應(yīng)生成的水化物大大改善了石