【摘 要】
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本论文以探究碱对水泥单矿、水泥熟料矿相形成与水化性能影响为主线,围绕如何解决碱对熟料矿相形成不利影响的难题,分别讨论了Na2O掺杂对C4A2.8F0.2$单矿形成与水化的影响和赤泥中的碱对铁铝酸盐水泥熟料矿相形成与水化硬化性能的影响,并利用f-CaSO4调控赤泥基铁铝酸盐水泥熟料矿物形成,分析了熟料的最佳煅烧温度和碱在水泥熟料矿物与水化产物中的分布情况。首先,研究了掺杂Na2O对C4A2.8F0.
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本论文以探究碱对水泥单矿、水泥熟料矿相形成与水化性能影响为主线,围绕如何解决碱对熟料矿相形成不利影响的难题,分别讨论了Na2O掺杂对C4A2.8F0.2$单矿形成与水化的影响和赤泥中的碱对铁铝酸盐水泥熟料矿相形成与水化硬化性能的影响,并利用f-CaSO4调控赤泥基铁铝酸盐水泥熟料矿物形成,分析了熟料的最佳煅烧温度和碱在水泥熟料矿物与水化产物中的分布情况。首先,研究了掺杂Na2O对C4A2.8F0.2$矿物组成、晶体结构与水化特性的影响规律。研究表明:掺杂Na2O促进了C4A2.8F0.2$矿物的正交相向立方相转变,且使C4A2.8F0.2$矿物特征衍射峰向右偏移;当Na2O掺量为0.8 wt.%时,C4A2.8F0.2$矿物晶体结构趋于稳定,Na+离子取代Ca2+离子的量达到上限;当Na2O掺量大于1.2 wt.%时,阻碍了C4A2.8F0.2$矿物的形成;掺杂Na2O促进了C4A2.8F0.2$矿物的晶粒生长,并使该矿物从卵粒状变为不规则形状;此外,Na2O掺杂缩短了C4A2.8F0.2$矿物的水化诱导期,加速了矿物的水化进程,但Na2O掺杂对该矿物的水化总放热量影响不大。其次,研究了f-CaSO4对赤泥基铁铝酸盐水泥熟料矿物形成的调控作用和水泥熟料的水化硬化性能。研究表明:赤泥掺量超过35 wt.%时,会阻碍熟料主矿相C4A3$的形成;f-CaSO4的设计量与碱的摩尔比在1.39左右时其调控作用较好,同时,f-CaSO4的设计量应满足C4A3$与f-CaSO4的质量比大于2的关系,否则会造成水泥膨胀开裂;赤泥的掺入显著降低了熟料的形成温度和液相形成温度,使得即使在较低温度下进行煅烧时,熟料中也没有C2AS、C5S2$等过渡相产生;当煅烧温度升到1175℃时,几乎没有f-Ca O的产生,此时,其力学性能最优;升高温度,促进了熟料中各矿物的晶体发育和液相形成,使熟料更加致密;碱主要存在于铁相中、C4A3$次之,C2S中含量最少;石膏可以提高铁铝酸盐水泥熟料的力学性能,与无水石膏相比,二水石膏的溶解度更适合应用于铁铝酸盐水泥熟料,当二水石膏掺量为4 wt.%时,水泥的力学性能最优;石膏可以加速熟料的水化放热速率,增大熟料的水化放热总量,促进熟料的水化进程;同时,掺入石膏促进了AFm向AFt的转化,使得水化产物中的AFt含量增多;碱在水化产物中主要分布在AFm中。
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