高clt3gts水泥熟料形成化学与掺杂clt3gts结构研究

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1、南京工业大学学位论文独创性声明及使用授权的声明一、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：2006.3.28二、关于学位论文使用授权的声明南京工业大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光

2、盘版）电子杂志社及清华同方光盘股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权南京工业大学研究生部办理。研究生签名：导师签名：日期：2006.3.28博士学位论文摘要硅酸盐水泥已成为人类最为重要的建筑材料之一，随着国民经济的持续发展，我国水泥年产量逐年增长，2005年水泥总产量已达10.6亿吨，连续20年占世界第一位。如此巨大的产

3、量需求及持续不断增长趋势的同时，也伴生了许多问题，如不可再生自然资源与能源的巨大消耗和环境污染等。另一方面，我国水泥熟料的质量与发达国家仍有差距、基础理论缺乏创新、日益的增加工业废渣需要综合利用。如果通过科学研究，提高水泥熟料的性能，有效地利用数以亿吨计的各类工业废渣，实现节能且具有高性能的水泥生产，那么水泥工业将不仅仅是一个低排废的工业，而且将是一个环保型的工业；水泥将不仅为人类社会提供居住场所，而且将为人类清洁生存环境。为此，国家重大基础研究规划“973计划”设立了“高性能水泥制备与应用的基础研究”项目(0

4、01CB610701)，其主要内容之一是突破现有硅酸盐熟料组成的范围，提高熟料中的C3S含量，通过掺杂异离子以提高C3S的水化活性，实现水泥熟料的高性能化。针对上述目标，本文开展了相关研究并取得如下进展。选择KH、SM、IM值分别为0.92～1.00、1.6～2.4和0.64～2.4为试验值，测定并比较71个不同组成试样的易烧性。在此基础上选择了KH、SM和IM分别为0.98、2.4和2.4作为熟料率值，用占熟料质量分数为1%CuO作为煅烧的促进剂，在实验炉中，于1450℃、保温30min条件下烧成熟料，经QX

5、RD等分析，该熟料中C3S含量高达73%，所制得的硅酸盐水泥的3d、28d抗压强度分别达到了35.6MPa、69.8MPa，远高于62.5R等级硅酸盐水泥指标。用这种熟料制成掺粉煤灰达40%的水泥，其水泥的性能符合强度等级为42.5的粉煤灰水泥标准要求。这成功地突破了现有熟料组成范围，在传统水泥熟料制备条件下，制成了具有高C3S含量且能大量吸收工业固体废料的新型熟料。研究还表明高含量C3S的熟料仅需要略多于常规熟料所需石灰石原料，该熟料所制得的水泥与传统水泥相比，具有降低资源与能源消耗、降低水泥成本、减少环境污

6、染的特点。设计并烧制了一组不同C3S含量的熟料，其C3S含量分别约为62.67%、70.87%、76.18%、83.86%、93.78%。当C3S含量从62.67%增加到76.18%时，水泥3d、7d和28d的净浆抗压强度增加明显，而当C3S含量为76.18%增加到93.78%时，其强度增幅较小。基于这个结果，并考虑到熟料中C3S含量的增加必然会导致熟料煅烧困难的事实。认I摘要为熟料中C3S含量在75%左右时为适宜的组成范围。测定了纯C3S和掺杂0.8%CuO的C3S浆体净浆抗压强度，结果表明经水化3d、7d、

7、28d时，后者强度均明显高于前者。这反映出适量CuO的掺杂能提高C3S水化活性。利用等温量热仪、ICP—AES、SEM—EDXA，研究了掺杂C3S早期水化特性及产物形貌与组成，结果亦证实了少量的CuO掺杂能提高C3S的水化活性。利用XRD、IR、TEM、NMR等方法研究了CuO掺杂对C3S晶体结构的影响，结果表明了随着CuO掺量的增加，C3S由三斜型（T）向单斜型（M）转变，掺杂C3S中存在着大量的孪晶晶界、层错、位错等多种缺陷；CuO掺杂进入C3S晶格形成了Cu置换Ca的C3S有限固溶体，其表达式为Ca3-x

8、CuxSiO5(0≤x≤0.015)。这揭示了CuO掺杂C3S能提高其活性的本质原因。在KH、SM、IM为0.98、2.4、2.4的生料中，分别掺入1%的CuO、ZnO、CaF2、CaCl2等共14种外加剂，利用XRD、岩相分析等方法，比较了这些外加剂在＜1200℃、1200℃～1350℃温度范围内对生料的作用效应，结果表明在＜1200℃时，CuO和CuCl是两个具有最大促进作用物质，