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高贝利特硫铝酸盐水泥具有快凝快硬、抗冻抗渗、低干缩、微膨胀和耐腐蚀等优良特性。本文采用XRD、XRF、TG-DSC和SEM等多种分析方法,从工业固废的资源化利用角度出发对原料的基本性质进行分析,并通过合理的配料设计研究了水泥熟料的烧成过程及最佳煅烧工艺,在此基础上进行了熟料矿物组成的优化,并对优化后水泥石的微观结构及水化性能进行了试验研究。研究结果如下:(1)在HBSAC熟料烧成过程中,矿物相C4A3—S、C2S和铁相分别于1050℃、1200℃和1225℃开始形成,在1300℃时大量形成,确定熟料的最佳煅烧温度范围为1225℃～1300℃,且以10℃/min的升温速率在1300℃煅烧45min获得的熟料性能最好,其1d、3d、7d和28d的抗压强度分别可达27.7MPa、38.2MPa、40.1MPa和51.4MPa,满足42.5级硅酸盐水泥要求。(2)通过对熟料矿物组成和石膏掺量的优化匹配,确定熟料矿物组成范围为:C2S47%～63%,C4A3—S 32%～42%,C4AF 5%～11%,其中51%C2S、42%C4A3—S和7%C4AF为熟料的最佳矿物组成。另外,石膏掺量的优化范围为M=0.78～1.29,其中M=1.03时所得水泥的综合性能最佳,优化后水泥1d、3d、7d和28d的抗压强度分别可达30.8MPa、40.7MPa、45.2MPa和55.6MPa。(3)通过对比HBSAC、SAC和OPC三种熟料的微观结构、矿物组成及水化放热量的研究发现:HBSAC中的矿物排列紧密,轮廓清晰,分布均匀。其中,C2S矿物晶粒细小,多为圆形或椭圆形颗粒,尺寸基本在3μm以下;C4A3—S矿物表面光滑,多为六方板状,颗粒尺寸主要集中在2μm～3μm之间,两种矿物紧密排列并镶嵌其中,使熟料结构密实度提高。从水化放热曲线来看,三种水泥的水化放热顺序为SAC>HBSAC>OPC,3d水化放热总量分别为191J/g、198J/g、213J/g,其中HBSAC第一个放热峰在1h左右就已完成,放热速率达26m W/g,因此HBSAC不仅具有快凝快硬特性,同时还具有低水化热特性。(4)通过分析水泥水化产物的物相及微观形貌得知:HBSAC早期水化矿物主要由AFt、Ca SO4、C4A3—S、未水化C2S和微量的CH相组成,其中在水化1h时钙矾石已开始形成,第3d时C4A3—S水化完全。从第1d起由于Ca SO4浓度的降低,钙矾石生成速率减慢。水化过程中,HBSAC在不同水化龄期下矿物形态变化大,尤其以AFt最为明显,由早期的针状逐渐长成粗棒状,最后变成柱状,大量AFt相互穿插形成网状骨架,并被水化形成的絮凝胶填充结构空隙,从而使水泥石结构更加致密,孔隙率降低,强度提高。