复合掺杂对再生水泥熟料烧成及性能的影响

摘要

利用未经分离处理的全组分废弃混凝土制备再生水泥是废弃混凝土高附加值再生利用的有效途径。前期相关研究中存在的主要问题之一是再生水泥力学性能偏低。分析其原因主要有两方面:废弃混凝土原料砂中石英含量较高，不仅影响再生水泥生料易烧性，而且不利于熟料中硅酸盐矿物的形成，这是导致熟料强度偏低的一个重要原因;另外，废弃混凝土原料中含有的硬化水泥石、由石英含量较高的砂作为硅质原料，两者均会影响熟料煅烧过程，进而使得按照普通硅酸盐水泥原则设计的率值并不适用。因此，要优化再生水泥性能、尤其是提高强度，必须探索适合于熟料烧成的率值匹配，采取有效措施改变生料烧成反应活性。
　　本论文主要通过易烧性试验、Rietveld物相定量分析、力学性能测试等方法研究了工业废渣与矿化剂复合掺杂对再生水泥熟料烧成及性能的影响。首先，选用不同硅质原料制备高石英含量的普通硅酸盐水泥生料，分析不同率值匹配关系对生料易烧性的影响，为后续研究中再生水泥的率值设计提供依据;进一步，研究了硅质原料石英结晶度对再生水泥熟料烧成及性能的影响;在此基础上，将钢渣和矿渣分别与氟硫矿化剂复合掺杂，研究了不同掺杂形式对再生水泥熟料烧成及性能的改善效果。本论文研究，旨在确定适合于以高石英含量河砂为硅质原料的再生水泥的率值匹配关系，明确硅质原料的石英结晶度对再生水泥熟料烧成及性能的影响，探求工业废渣与矿化剂复合掺杂的最佳形式和掺量，以改善再生水泥生料易烧性、提高熟料强度。
　　论文研究的主要结论为:
　　(1)硅质原料的石英结晶度越高，生料易烧性越差，且率值匹配对易烧性的影响越显著。以砂岩为硅质原料的高石英含量普通硅酸盐水泥生料，易烧性较好（游离氧化钙含量低于1.0％）。以河砂为硅质原料的高石英含量普通硅酸盐水泥生料，易烧性相对较差，且易烧性受率值影响显著;较低SM(2.2)较低IM(1.2)、高KH(0.96)高SM(2.8)较低IM(1.2)、较高KH(0.94)较低SM(2.2) IM(1.0～1.4)的率值匹配均有利于熟料烧成。
　　(2)高石英含量硅质原料制备的再生水泥，生料易烧性较差，熟料中C3S含量较少、C2S含量较多，水泥力学性能较差。硅质原料的石英结晶度显著影响再生水泥生料易烧性以及熟料矿物C2S的形成，对C3S的形成影响较小。熟料中较低的C3S含量和较高的游离氧化钙含量是再生水泥力学性能较差的主要原因。
　　(3)钢渣与氟硫矿化剂复合掺杂对再生水泥生料易烧性有良好的改善效果，有利于再生水泥熟料中C3S的形成，复合掺杂组熟料中C3S含量均超过50％，接近工业熟料;复合掺杂有利于改善再生水泥力学性能，复合掺杂组28d净浆抗压强度均超过50MPa，1.5％钢渣和3.0％钢渣与氟硫矿化剂复合掺杂组的7d净浆强度接近工业熟料;钢渣与氟硫矿化剂复合掺杂时，矿化剂起主导作用。本论文试验条件下，钢渣与氟硫矿化剂复合掺杂的最佳形式为:内掺3％钢渣、外掺0.5％CaF2和1.31％ CaSO4·2H2O。
　　(4)矿渣与氟硫矿化剂复合掺杂对再生水泥生料易烧性有良好的改善效果，随矿渣掺量增加，改善效果增强;复合掺杂有利于再生水泥熟料中C3S的形成，但是随矿渣掺量增加，熟料中C3S含量降低、C4AF含量增加;复合掺杂组再生水泥净浆强度较高，28d强度超过50MPa，但各龄期净浆强度均低于工业熟料，矿渣掺量对净浆强度无显著影响。本论文试验条件下，矿渣与氟硫矿化剂复合掺杂的最佳形式为:内掺3％矿渣、外掺0.5％CaF2和1.31％ CaSO4·2H2O。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 再生水泥研究现状

1．3 全组分废弃混凝土再生水泥技术

1．4 工业废渣对水泥熟料烧成的影响

1．5 本论文研究内容

2 试验原料、方法和主要仪器

2．1 试验原料

2．1．1 硅质原料

2．2．2 其他原料

2．2 试验方法

2．2．1 原料预处理

2．2．2 生料制备

2．2．3 熟料煅烧

2．2．4 熟料性能测试

2．3 试验仪器

3 高石英含量生料普通硅酸盐水泥的率值匹配

3．1 率值匹配设计

3．2 石灰饱和系数(KH)对易烧性的影响

3．2．1 配料方案

3．2．2 试验结果及分析

3．3 硅率(SM)对易烧性的影响

3．3．1 配料方案

3．3．2 试验结果及分析

3．4 铝率(IM)对易烧性的影响

3．4．1 配料方案

3．4．2 试验结果及分析

3．5 小结

4 石英结晶度对再生水泥熟料烧成及性能的影响

4．1 试验方案

4．2 对生料易烧性的影响

4．3 对熟料矿物组成的影响

4．4 对力学性能的影响

4．5 小结

5 钢渣与氟硫矿化剂复合掺杂对再生水泥熟料烧成及性能的改善

5．1 试验方案

5．2 生料易烧性

5．3 熟料矿物组成

5．4 水泥力学性毹

5．5 小结

6 矿渣与氟硫矿化剂复合掺杂对再生水泥熟料烧成及性能的改善

6．1 试验方案

6．2 生料易烧性

6．3 熟料矿物组成

6．4 水泥力学性能

6．5 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢