【摘要】：利用工業(yè)廢渣作為輔助性膠凝材料生產(chǎn)復(fù)合水泥,不僅降低了水泥工業(yè)的資源和能源消耗、減輕了工業(yè)廢渣堆放帶來的環(huán)境污染,還可改善復(fù)合水泥的工作性能、抗腐蝕性能和耐久性等,是水泥工業(yè)發(fā)展方向之一。目前,大多數(shù)研究都是從提高輔助性膠凝材料活性的角度,改善復(fù)合水泥早期強度等性能、提高輔助性膠凝材料摻量,而余其俊課題組按照水泥熟料與輔助性膠凝材料的水化特性,對復(fù)合水泥初始堆積狀態(tài)和水化進程進行優(yōu)化匹配,成功制備了低熟料用量、高性能復(fù)合水泥,尚缺少優(yōu)化匹配的設(shè)計依據(jù)及復(fù)合水泥性能的精確預(yù)測方法。本文基于水化過程中膠凝材料體積變化過程,量化表征了膠凝材料孔隙填充能力,并根據(jù)漿體孔隙率與強度關(guān)系,建立了復(fù)合硅酸鹽水泥強度預(yù)測模型,進而指導(dǎo)復(fù)合硅酸鹽水泥組成優(yōu)化設(shè)計。具體研究成果如下:建立了復(fù)合水泥強度預(yù)測方法�；谀z凝材料的化學(xué)收縮和非蒸發(fā)水量可量化表征膠凝材料水化過程中孔隙填充能力,結(jié)合漿體初始固相體積含量,建立了水泥漿體“初始堆積狀態(tài)-孔隙率-強度”之間的量化關(guān)系。量化表征了不同粒度區(qū)間硅酸鹽水泥、礦渣、粉煤灰的孔隙填充能力。水化60d后,細粒度區(qū)間(D50=2.5μm)硅酸鹽水泥、礦渣、粉煤灰的孔隙填充能力分別為0.79、0.61及0.20,說明該區(qū)間礦渣孔隙填充能力較強,而粉煤灰的孔隙填充能力較差;中粒度區(qū)間(D50=15.1μm)硅酸鹽水泥、礦渣和粉煤灰的孔隙填充能力分別為0.64、0.35和0.10,硅酸鹽水泥表現(xiàn)出較好的孔隙填充能力,而礦渣和粉煤灰的大幅度下降。由于粗細粒度區(qū)間膠凝材料水化生成的內(nèi)外部水化產(chǎn)物數(shù)量比例不同,導(dǎo)致完全水化時粗粒度區(qū)間(D50=52.3μm)硅酸鹽水泥的孔隙填充能力僅為0.41,僅為細粒度區(qū)間(D50=2.5μm)硅酸鹽水泥的52%。基于硅酸鹽水泥與輔助性膠凝材料的孔隙填充能力,建立了復(fù)合硅酸鹽水泥強度預(yù)測模型。根據(jù)漿體初始孔隙率和膠凝材料累積孔隙填充能力,可計算水化過程中漿體孔隙率,進而建立了復(fù)合水泥強度模型。引入粉體初始堆積常數(shù)對強度預(yù)測模型進行了修正,使模型更加適合預(yù)測不同顆粒分布的復(fù)合水泥,結(jié)果表明修正模型可以更加準(zhǔn)確預(yù)測水泥強度(28d強度誤差僅為3MPa)。以制備42.5強度等級的復(fù)合硅酸鹽水泥為目標(biāo),基于復(fù)合水泥強度預(yù)測模型提出了低熟料用量、高性能復(fù)合水泥組成優(yōu)化設(shè)計原則:細粒度區(qū)間(8μm)可使用孔隙填充能力高的礦渣,摻量在35%左右,也可復(fù)摻礦渣、粉煤灰或惰性填料,粉煤灰摻量應(yīng)小于10%,惰性填料摻量應(yīng)小于5%;中粒度區(qū)間(8~30μm)建議使用水泥熟料;粗粒度區(qū)間(30μm)可使用孔隙填充能力較低的粉煤灰或惰性材料,粉煤灰摻量在35%左右,惰性填料摻量在20%左右。本研究可根據(jù)膠凝材料組成對復(fù)合水泥強度進行精確預(yù)測,可為水泥熟料與輔助性膠凝材料優(yōu)化匹配提供量化依據(jù),對水泥熟料、輔助性膠凝材料的科學(xué)、高效利用具有重要的科學(xué)價值和理論意義,為大宗量利用工業(yè)廢渣(特別是低活性或惰性廢渣)制備高性能復(fù)合水泥提供技術(shù)支持,具有極大的節(jié)約資源、能源和減少CO2排放量前景。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU528

【參考文獻】

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本文編號：2441377