硫铝酸钙的低温合成及BCT水泥熟料矿物组成匹配研究.pdf
Abstract
摘要
贝利特-硫铝酸钙-硫硅酸钙(BCT)水泥作为一种广受关注的新型水泥，它不仅同时
具备了硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥性能的长处，而且还具有低碳和低能耗的优点，具
有非常广阔的应用前景。然而目前关于BCT水泥熟料低温制备的理论研究还有待进一
步完善，极大的限制了BCT水泥的进一步发展。本文借助了多种测试手段如X射线衍
射、扫描电镜、热重和水化热测试等探讨了硫铝酸钙(CA$)单矿及BCT水泥熟料在低
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温下的烧成，为BCT水泥的进一步优化奠定夯实的基础。
首先，本文分别通过中间产物法和外掺矿化剂法制备CA$单矿，研究其低温形成
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动力学，对比不同煅烧温度下CA$生成率和动力学方程；其次选择掺入矿化剂CuO
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的方式，通过一次煅烧法在1200℃直接制备BCT水泥熟料，研究不同矿物组成对BCT
水泥水化的影响，探索其最佳矿物组成配比；最后利用废弃水泥石代替部分原料制备
BCT水泥熟料，研究水泥石的掺入对熟料煅烧和水泥水化的影响，探索废弃水泥石的
最佳掺量。结果表明：
（1）无论是通过中间产物CA还是掺入矿化剂CuO，CA$在1100℃时已开始
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形成。当煅烧温度为1100℃~1150℃时，中间产物法的反应速率较快，制得CA$生成
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率较高，当温度达到1200℃时，矿化剂法则更优。中间产物法和矿化剂法形成
()1⁄32
CA$单矿的反应分别满足扩散反应方程F=[1-1-α]Kt和成核生长反应方程
43T
()2
F=[-ln1-α]=Kt。
（2）矿化剂CuO可以降低CA$的形成温度，促进BCT水泥熟料中液相的形成，
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改善熟料的易烧性，使得CA$含量为40%，CS含量在10%~55%，CS$为5%~50%
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的BCT水泥熟料可以在1200℃下一步煅烧制得。生成的熟料中清晰可见六边形的硫铝
酸钙、圆粒状的硅酸二钙(CS)和棒状的硫硅酸钙(CS$)。熟料中硫硅酸钙的含量的增
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加会延迟水泥水化放热，降低水化放热速率。当CA$:CS:CS$=40:50:10时，水泥力
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学性能较优，3d、7d、28d强度分别达到45.2MPa、58.3MPa、85.4MPa。
（3）废弃水泥石的掺入可以改善BCT水泥熟料的易烧性，降低CA$的形成温度，
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促进CA$和CS$的形成。废弃水泥石掺量的增加会延缓水泥初始水化进程，加快水
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