1、水泥的生產(chǎn)和水泥混凝土的應(yīng)用為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來(lái)了巨大的變化，也為全人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了雄厚的基礎(chǔ)。在我國(guó)2004年的水泥年產(chǎn)量已超過(guò)9億噸，約占世界水泥產(chǎn)量的50％。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的跨越發(fā)展及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速增長(zhǎng)，對(duì)水泥的需求仍有進(jìn)一步的增長(zhǎng)。然而，水泥的生產(chǎn)需要消耗大量的自然資源和能源。例如生產(chǎn)1t水泥需要1.3t的石灰石、0.3t的黏土質(zhì)材料。水泥熟料生產(chǎn)的平均熱耗為4000KJ/Kg，而綜合電耗則達(dá)到120KW·h/t。此外

2、，每生產(chǎn)1t水泥熟料還會(huì)產(chǎn)生1t左右的二氧化碳。 水泥及水泥混凝土在當(dāng)今社會(huì)具有不可替代的位置，而困擾全球的資源短缺及環(huán)境污染又與水泥的生產(chǎn)直接有關(guān)。長(zhǎng)期以來(lái)人們一直努力采取多種措施走水泥生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的道路，而最大限度地改善水泥的性能，以用最少的水泥用量滿足高性能水泥混凝土的要求，則是國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者、政府部門科研生產(chǎn)和施工企業(yè)達(dá)成的共識(shí)。 水泥是建筑施工中所用的膠凝材料的統(tǒng)稱，包括硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等

3、系列。硅酸鹽系列水泥(PC)是應(yīng)用廣泛的經(jīng)濟(jì)型建筑材料，而硫鋁酸鹽系列水泥(CSA)是具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的性能優(yōu)良的特種工程材料，兩個(gè)系列均具有自己獨(dú)特的礦物組成和性能特點(diǎn)，通過(guò)復(fù)合如能將其優(yōu)良性能組合，將是改善水泥性能的又一條途徑。本課題通過(guò)研究硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合體系性能及水化硬化機(jī)理，并在與硅酸鹽系列水泥對(duì)比的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行多方面的綜合評(píng)價(jià)，對(duì)于硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合體系水泥的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義，對(duì)于復(fù)雜體系水化理論的研究，

4、有一定的參考價(jià)值。 本論文運(yùn)用了“均勻設(shè)計(jì)”的思想方法，在較大范圍內(nèi)設(shè)計(jì)了符合約束條件的實(shí)驗(yàn)方案，保證了復(fù)合體系組成實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和代表性。通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案中不同配比試樣進(jìn)行常規(guī)物理力學(xué)性能試驗(yàn)，全面地研究了硅酸鹽水泥熟料—硫鋁酸鹽水泥熟料—石膏所組成的三元復(fù)雜系統(tǒng)中材料組成與性能之間的關(guān)系。在靠近硅酸鹽的P區(qū)以組成配比為PC熟料：CSA熟料：石膏=86.4％：4.5％：9.1％的P3試樣綜合性能最佳。另外，有快凝特點(diǎn)的P2

5、、P15、P16可以滿足有快硬要求的特殊工程，其中又以P2最為經(jīng)濟(jì)。在靠近硫鋁酸鹽的C區(qū)，可以通過(guò)調(diào)整材料組成，在較大范圍內(nèi)調(diào)整其凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度，滿足不同的工程需要。研究結(jié)果表明，在硫鋁酸鹽水泥熟料中，加入10％以下的硅酸鹽水泥熟料和15％以下的石膏，可以得到強(qiáng)度持續(xù)發(fā)展的早強(qiáng)高強(qiáng)型復(fù)合水泥材料；在硫鋁酸鹽水泥熟料中，加入10-20％的硅酸鹽水泥熟料和5-15％的石膏，可以得到強(qiáng)度持續(xù)發(fā)展的快凝早強(qiáng)型復(fù)合水泥材料。 在基本了解了

6、組成與性能關(guān)系的基礎(chǔ)上，本論文還研究了原材料特性及體系顆粒尺寸分布對(duì)復(fù)合體系性能的影響規(guī)律，并分析了原材料特性影響復(fù)合體系性能的原因。研究結(jié)果說(shuō)明了復(fù)合體系性能的絕對(duì)值與原材料特性尤其是PC熟料的特性密切相關(guān)，但是隨組成的變化規(guī)律是一致的。組成及原材料相同時(shí)，體系顆粒分布對(duì)其性能有較大的影響。 在對(duì)復(fù)合體系水泥宏觀性能研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)復(fù)合體系水泥水化漿體進(jìn)行X-射線衍射、差熱/熱重、掃描電子顯微鏡等測(cè)試分析，研究了復(fù)合體系水

7、泥水化產(chǎn)物的組成和微觀結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，還對(duì)其水化過(guò)程的水化放熱行為、漿體電阻率變化、交流阻抗響應(yīng)等熱電特性進(jìn)行了測(cè)試，并結(jié)合水泥化學(xué)的有關(guān)理論，對(duì)復(fù)合體系水泥的異常凝結(jié)行為給予了解釋，深入討論了復(fù)合體系水泥的水化硬化機(jī)理。 最后對(duì)復(fù)合體系水泥在實(shí)際工程應(yīng)用中必然要遇到的與粉煤灰的相容性問(wèn)題以及復(fù)合體系水泥混凝土的工作性、耐久性和力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。研究結(jié)果證明，復(fù)合體系對(duì)粉煤灰水化有良好的促進(jìn)作用。與硅酸鹽水泥混凝土相比，用

8、復(fù)合體系水泥配制的混凝土，有較好的工作性能、力學(xué)性能，大部分耐久性指標(biāo)也優(yōu)于硅酸鹽水泥混凝土。 本論文的研究特色在于，運(yùn)用“均勻設(shè)計(jì)”思想方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，在較大范圍內(nèi)全面系統(tǒng)地研究了全新的硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合體系組成與性能的關(guān)系，并比較了不同特性原材料對(duì)復(fù)合體系性能的影響；本論文首次深入討論了硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合體系水泥的水化硬化機(jī)理；對(duì)復(fù)合體系-粉煤灰混合系統(tǒng)和復(fù)合體系水泥混凝土進(jìn)行了研究，為復(fù)合體系水泥的應(yīng)用奠定了理論