水泥混凝土材料過程工程學(xué)研究.pdf

1、材料、能源、信息和生物技術(shù)是現(xiàn)代文明的四大支柱，材料又是其他技術(shù)的基礎(chǔ)，材料技術(shù)的每一次重大突破，往往可引起其他產(chǎn)業(yè)技術(shù)的革命。但是當(dāng)前以性能為基礎(chǔ)的材料學(xué)研究資源與能源高消耗、環(huán)境大污染的特性已無法滿足21世紀(jì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求；環(huán)境材料學(xué)為材料學(xué)的發(fā)展提供方向，但是其主要在評價方面的發(fā)展沒有給材料學(xué)的發(fā)展提供方法論上的指導(dǎo)。本文在此基礎(chǔ)上提出材料過程工程學(xué)的概念，旨在當(dāng)前材料學(xué)發(fā)展“還原論”指導(dǎo)原則中，加入“整體論”的思想，通過兩種

2、方法的結(jié)合實(shí)現(xiàn)材料科學(xué)生產(chǎn)及使用過程的優(yōu)化與整合。 本文運(yùn)用理論研究的方法對材料過程工程學(xué)的框架體系和水泥混凝土材料過程工程學(xué)的內(nèi)容與方法進(jìn)行了系統(tǒng)化的研究，并在此基礎(chǔ)上以混凝土與水泥生料的一體化設(shè)計為實(shí)例，運(yùn)用試驗(yàn)研究的方法對過程工程學(xué)在水泥混凝土材料學(xué)研究中的的可操作性和效果進(jìn)行驗(yàn)證。 本文將過程工程學(xué)與材料學(xué)的具體研究內(nèi)容相結(jié)合，尤其是與水泥混凝土材料相結(jié)合，首次開展了水泥混凝土材料過程工程學(xué)的研究，為水泥混凝土材

3、料的發(fā)展探索出了一個新的研究方法。水泥混凝土材料過程工程學(xué)從資源流、能源流、信息流三個方面對其所包含的宏觀過程、子過程、單元過程和駐點(diǎn)進(jìn)行理論性研究，從而形成了一個系統(tǒng)化的材料學(xué)研究方法，利用該方法對水泥混凝土材料由原生到被廢棄的生命全過程進(jìn)行資源、能源與信息的評價后，對其過程進(jìn)行優(yōu)化或集成，以實(shí)現(xiàn)材料工業(yè)對自然環(huán)境消耗低、污染少和資源的充分利用。 以水泥混凝土材料完全內(nèi)部循環(huán)的實(shí)現(xiàn)為實(shí)例，對材料過程工程學(xué)在水泥混凝土材料工業(yè)中

4、的適用性進(jìn)行驗(yàn)證：提出水泥生料組分混凝土、混凝土水泥的概念，運(yùn)用理論分析的方法將水泥生料的設(shè)計與混凝土的設(shè)計結(jié)合起來，形成了完整的水泥生料組分混凝土設(shè)計方法，實(shí)現(xiàn)了混凝土廢棄后的原級化利用。試驗(yàn)研究表明：相同配比的水泥生料組分混凝土，除流動性劣于普通河砂混凝土外，其他力學(xué)性能均優(yōu)于河砂混凝土；廢棄后的水泥生料組分混凝土氧化物成分與設(shè)計水泥生料基本一致。 運(yùn)用X衍射的方法分別對700℃、900℃、1100℃、1350℃和1450℃

5、條件下煅燒后的水泥水化產(chǎn)物的高溫產(chǎn)物進(jìn)行了分析：水泥水化產(chǎn)物經(jīng)700℃煅燒后，原始水化產(chǎn)物發(fā)生完全破壞，900℃、1100℃煅燒后的水泥水化產(chǎn)物出現(xiàn)部分水泥礦物相，1350℃水泥物相形成完全，成為再生水泥，1450℃條件下，水泥物象結(jié)晶更加完整。對1350℃條件下生成的再生水泥進(jìn)行了物理性能測試，結(jié)果表明：在基本性能相似的條件下，再生水泥與原生水泥的力學(xué)性能相差較小，強(qiáng)度增長趨勢相同。 進(jìn)一步研究了混凝土水泥生料的易磨性、易燒性