检索结果-南通市图书馆

作者：刘洪星山东交通学院

学位级别：硕士

随着现代化进程的加快,固废大量堆积和水泥生产碳排放超标问题已经成为制约社会发展的重要因素,利用固废制备绿色低碳水泥成为新的研究热点。硫铝酸盐水泥是一种低碳水泥,但其中的硅酸二钙矿物（β-CS）水化活性低、水化速度慢,在一定... 详细信息

随着现代化进程的加快,固废大量堆积和水泥生产碳排放超标问题已经成为制约社会发展的重要因素,利用固废制备绿色低碳水泥成为新的研究热点。硫铝酸盐水泥是一种低碳水泥,但其中的硅酸二钙矿物（β-CS）水化活性低、水化速度慢,在一定程度上限制其应用和发展。近年研究发现,硫硅酸钙（CSS）矿物在铝酸盐、硫铝酸盐体系下表现出比β-CS更强的水化活性,因此硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥（TSAC）的制备与性能研究引起广泛关注。为实现固废消纳和水泥低碳生产,本文研发了一种基于多种固废协同处置技术、熟料无需添加石膏的硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥（固废基NTSAC）,并对其制备理论、高温反应动力学及烧成影响因素进行深入研究,主要研究内容和结论如下:（1）以石油焦灰渣、粉煤灰和铝矾土为原料,基于响应面法设计了以煅烧温度和保温时间为影响因素、熟料矿物含量为响应值的Optimal试验,一次烧成了含有内残CaSO的固废基NTSAC,利用响应面模型确定了熟料最佳煅烧制度,并对水泥性能进行评估。研究表明,固废基NTSAC最佳煅烧制度为:煅烧温度1175.15℃、保温时间49.27min;熟料矿物组成分析为三元体系CAS-CSS-CaSO,并未发现目标矿物CAF,这是因Fe元素固溶于CAS中所致;各矿物含量模型拟合程度评价指标的分析结果均在合理范围之内,模型可用于优化预测;因素间的交互作用对CAS和CSS含量影响显著,对CaSO含量影响不显著;最佳煅烧制度下制备的固废基NTSAC凝结时间比外掺石膏TSAC更长,但其前期抗压强度较外掺石膏TSAC略低,后期强度较高;相比天然原料,固废基NTSAC的制备方式对固废利用率高达83%,每制备1t TSAC可节省天然原料1.27t。（2）开展了固废基NTSAC高温反应动力学研究,通过对矿物的定性定量分析,得到矿物在高温反应过程中的物相变化和动力学参数。结果表明,CAS的转化率α与时间t的关系满足Ginstling球体模型,形成活化能为187.27k J/mol;在1150℃～1175℃时,CSS以形成为主,CSS的转化率α与时间t的关系也满足Ginstling球体模型,形成活化能为83.92k J/mol,在1225℃～1250℃时,CSS以分解为主,CSS的分解率α与时间t的关系满足几何收缩模型R,分解活化能为402.08k J/mol;CaSO做为参与反应的重要矿物,在1150℃～1225℃时其消耗率α与时间t的关系满足几何收缩模型R。（3）探究了熟料冷却方式、生料成型、生料细度及熟料设计矿物组成改变对熟料烧成的影响。结果表明,急冷、自冷两种冷却方式下所得熟料与设计值的矿物误差平均值分别为0.87%和2.53%,急冷所得熟料更接近设计值;成型压力为5MPa、10MPa、15MPa和20MPa时所得熟料与设计值的矿物误差平均值分别为:7.66%、5.01%、0.87%、2.22%,压力为15MPa时所得熟料更接近设计值;生料球形成型、压片成型和粉末成型所得熟料与设计值的矿物误差平均值分别为:12.60%、0.87%、22.75%,生料压片成型所得熟料更接近设计值;生料细度为10μm、20μm和30μm时所得熟料与设计值的矿物误差平均值分别为:8.16%、0.87%、10.44%,生料细度为20μm所得熟料更接近设计值;熟料设计内残CaSO含量为7.5%、15%和22.5%时所对应的最佳煅烧制度分别为:1183.77℃-47.38min、1175.15℃-49.27min、1157.65℃-47.91min,当熟料矿物含量与愿望值间的允许误差扩展至15%时,不同矿物组成熟料可由共同的煅烧条件（1175℃、38min）制得。

关键词：硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥工业固废制备理论高温反应动力学响应面分析

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硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥研究进展

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硅酸盐通报 2022年第10期41卷 3359-3368,3402页

作者：苏敦磊董丰源刘洪星李秋义山东交通学院交通土建工程学院济南250357 青岛农业大学建筑工程学院青岛266109

硫铝酸盐水泥具有煅烧温度低、CO_(2)排放少、快硬早强以及抗冻抗渗等优良特性,在建材、固废领域具有广阔的应用前景,并衍生出贝利特-硫铝酸钙、贝利特-硫铝酸钡钙等一系列硫铝酸盐水泥。然而,硫铝酸盐水泥主要矿物成分贝利特(β-C_(2)S... 详细信息

硫铝酸盐水泥具有煅烧温度低、CO_(2)排放少、快硬早强以及抗冻抗渗等优良特性,在建材、固废领域具有广阔的应用前景,并衍生出贝利特-硫铝酸钙、贝利特-硫铝酸钡钙等一系列硫铝酸盐水泥。然而,硫铝酸盐水泥主要矿物成分贝利特(β-C_(2)S)具有水化活性低、水化速度慢的缺点,易导致水泥后期强度增长缓慢。硫硅酸钙(C_(5)S_(2))曾被认为是一种“惰性”矿物,但在硫铝酸盐体系下可表现出比β-C_(2)S更强的水化活性,因此硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥(TSAC)的研究具有重要意义。本文从C_(5)S_(2)矿物的形成和水化、TSAC的制备和性能等方面,综述了C_(5)S_(2)和TSAC的研究现状,并提出了TSAC需进一步研究和解决的问题,如固废原料探寻、TSAC性能调控以及TSAC熟料矿物组成优化等,以期为新型低碳水泥的研究和应用提供积极有利的参考和支持。

关键词：低碳水泥硫硅酸钙硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥矿物形成矿物水化水泥制备水泥性能固废利用

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硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥的制备及钢筋防护性能研究

硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥的制备及钢筋防护性能研究

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作者：马文林重庆大学

学位级别：硕士

硫铝酸盐水泥是一种常见的低碳水泥,相对于硅酸盐水泥来说,硫铝酸盐水泥的煅烧温度较低,能减少能耗和CO排放量,达到节能减排的目的。但硫铝酸盐水泥对原材料的要求较高,后期强度存在倒缩的问题,并且水泥的液相碱度较低,对钢筋的防护作... 详细信息

硫铝酸盐水泥是一种常见的低碳水泥,相对于硅酸盐水泥来说,硫铝酸盐水泥的煅烧温度较低,能减少能耗和CO排放量,达到节能减排的目的。但硫铝酸盐水泥对原材料的要求较高,后期强度存在倒缩的问题,并且水泥的液相碱度较低,对钢筋的防护作用较差。期望引入硫硅酸钙矿物后,能进一步降低烧成温度、扩大原材料来源、维持后期强度的稳定,并且利用其高水化p H值探究提升钢筋防护性能的可行性。考虑到硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥一次性烧成存在挑战,且良好的水化硬化性能是水泥高效应用的基础。因此本文将探究制备硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥的可行性,并对其水化硬化性能进行研究,同时在水化液相p H值与钢筋腐蚀的理论基础上,探讨该水泥的钢筋防护性能。首先,本文采用一次性烧成的方式探究了在较低温度下制备硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥的可行性。通过改变煅烧温度、保温时间及掺杂等方式,实现硫硅酸钙和硫铝酸钙的低温共存。结果表明,煅烧温度为1150℃、保温1h时,硫硅酸钙和硫铝酸钙能大量形成,内部晶体结构较密实。在制备水泥熟料时掺入碳酸钠会提高硫硅酸钙矿物的含量,硫酸铝的掺入对熟料烧成作用不大,掺入磷酸钙则不利于反应充分发生。掺杂离子掺量为0.5%时,硫硅酸钙和硫铝酸钙能大量共存。其次,对制备的硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥水化硬化性能进行了研究。硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥的水化产物主要为AFt、AFm和二水石膏,水泥的水化液相p H值范围为11.7～11.9。掺杂会影响水泥的水化硬化性能,掺入碳酸钠和硫酸铝会提升水泥水化液相p H值,其中碳酸钠对水泥液相碱度的提升效果最好,磷酸钙的掺入对水化液相p H值影响不大,同时掺入碳酸钠有利于后期强度的稳定发展。除掺杂外,提高温度有利于提升水泥的液相碱度,养护温度为35℃时水泥的水化液相p H值最高。抗压强度会随温度升高而增大,养护温度为50℃时,水泥净浆的抗压强度最大,90d时达到83MPa,且水养比空养更有利于抗压强度的发展。最后,基于水化液相pH值与钢筋腐蚀的理论,探究了硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥对钢筋的防护作用,进一步探讨了掺杂对水泥钢筋防护性能的影响。结果表明,硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥砂浆中的钢筋电极能够在养护1d时完成钝化,之后钝化程度随养护时间延长而不断提高,钝化膜逐步完善,硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥的钢筋防护性能明显优于SAC。在制备水泥熟料中掺入0.5%碳酸钠能够提高水泥对钢筋的防护作用,掺杂后水泥砂浆的钢筋防护性能更好。

关键词：硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥掺杂水化液相pH值钢筋钝化与腐蚀

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