优秀研究生学位论文题录展示

含无水硫铝酸钙矿物材料制备技术研究

专 业: 材料学
关键词: C_4A_3(S|-) 定量分析 制备 应用 掺杂
分类号: TQ170.4  TU526
形 态: 共 91 页 约 59,605 个字 约 2.851 M内容
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内容摘要


目前我国水泥工业粗放式的发展模式使我国能源、资源、环境不堪重负,迫切的需要自身降低能耗的同时,大量消纳其它工业废弃物,向绿色高性能化方向发展。

国家“973”项目取得的阶段性成果表明,C4A3 单矿物及含C4A3 的硅酸盐水泥能够很好的激发矿渣、粉煤灰的活性,尤其对以往认为活性低于矿渣的粉煤灰的活性有很好的激发作用。

本文对作为生产高掺量复合辅助性胶凝材料激发剂的含C4A3 矿物的材料,及其在水泥和混凝土中的应用,进行了一些技术研究,力图为工业生产该材料提供一些工艺参数。

本文首先研究出了一种定量分析C4A3 含量的新方法,称之为化学法并建立了该法的标准方法,解决了长期以来工业生产中无法及时准确测定C4A3 矿物含量的问题。

化学法具有快速、准确、可靠的特点,并且仪器费用低廉,操作简便,是本文研究的基础。

本文分别用粉煤灰和铝矾土作为铝质原料制备含C4A3 矿物材料。

当粉煤灰作为铝质原料时,除了C4A3 矿物不考虑其它矿物的形成,即在非平衡状态下配料,制备的含C4A3 矿物材料中C4A3 含量不到5%,XRD分析表明钙长石(Ca2Si2Al2O8)的大量存在影响了C4A3 的大量生成。

另一种配料原则用碱度系数(Cm)和铝硫比(P)两个率值来控制配料,在1300℃煅烧,保温0.5h,制备出C4A3 含量最高可达17.33%的材料。

材料的SEM分析结果表明该温度下,C4A3 均匀成核,晶体发育完整。

以铝矾土作为为原料制备含C4A3 矿物的材料,将Cm、P、煅烧温度T作为3个不同的因素,进行了两次正交试验,得出最优配方Cm=0.95,P=3.06,煅烧温度为1300℃,经定量分析C4A3 含量最高,为67.08%,SEM分析表明C4A3 晶体大小均一,发育完整,多为六方板状或柱状。

将含C4A3 矿物材料作为辅助性胶凝材料激发剂掺入水泥混凝土中,通过测定水泥混凝土强度、净浆中的CaOH2含量和XRD、孔结构分析等手段研究了含C4A3 矿物材料对水泥混凝土性能及辅助性胶凝材料的活性激发的影响。

研究表明用铝矾土制备的含C4A3 矿物材料LS能大大提高混凝土强度,激发钢渣活性,用粉煤灰制备的含C4A3 矿物材料FS能略微增强钢渣水泥强度,激发钢渣活性。

本文还对掺有CaF2、CuO、Li2O、TiO2、ZnO等杂质的C4A3 进行了研究,考察掺杂对C4A3 形成的影响。

DSC/TG分析和C4A3 含量测定发现掺入以上杂质都能降低碳酸钙的分解活化能和C4A3 大量形成的温度。

尤其是掺入0.5%的CaF2的效果最为显著,不仅使碳酸钙的分解活化能降低23.32KJ/mol,还使C4A3 大量形成的温度降低150℃,XRD进一步分析发现,CaF2的掺入不改变C4A3 的形成过程,C4A3 形成过程的中间产物为CaO.6Al2O3和CaO.2Al2O3而不是CaO.Al2O3.IR分析结果表明掺CuO使C4A3 晶格发生畸变,掺CaF2使C4A3 晶体发育更完整,对称性增强..……

全文目录


摘要
第一章 绪论
1.1 水泥工业的现状及发展方向
1.1.1 我国水泥工业的现状
1.1.2 我国水泥工业的发展方向
1.2 工业废渣在水泥工业中的应用情况
1.2.1 粉煤灰在水泥工业中的应用
1.2.2 矿渣在水泥工业中的应用
1.2.3 钢渣在水泥工业中的应用
1.3 工业废渣的活化研究进展
1.3.1 具有火山灰质辅助性胶凝材料的活化研究进展
1.3.2 钢渣活化研究进展
1.3.3 C_4A_3S
- 对辅助性胶凝材料激发研究进展
1.4 无水硫铝酸钙的研究进展
1.4.1 无水硫铝酸钙的测定方法的研究进展
1.4.2 无水硫铝酸钙矿物的研究进展
1.5 本课题的提出及其研究内容
第二章 测定 C_4A_3S
-含量新方法的研究
2.1 实验条件及步骤
2.1.1 原料
2.1.2 实验试剂
2.1.3 仪器装置
2.1.4 步骤
2.2 条件实验
2.2.1 样品中加与不加石墨的实验
2.2.2 温度选择实验
2.2.3 流量选择实验
2.3 重复性实验
2.4 可靠性实验
本章小结
第三章 含 C_4A_3S
-矿物材料的制备
3.1 用粉煤灰、石灰石、石膏制备含C_4A_3S
- 矿物材料
3.1.1 实验原料
3.1.2 生料制备
3.1.3 测试方法
3.1.4 第一种配料原则
3.1.5 第二种配料原则
3.2 用铝矾土、石灰石、石膏制备含C_4A_3S
- 矿物材料
3.2.1 生料制备
3.2.2 测试方法
3.2.3 配料方案
3.2.4 实验原料及第一次正交实验安排
3.2.5 第一次正交结果和讨论
3.2.6 第二次正交实验安排
3.2.7 第二次正交实验结果及讨论
3.2.8 煅烧试样的SEM 分析
本章小结
第四章 含 C_4A_3S
-矿物材料应用研究
4.1 实验方法
4.1.1 混凝土力学性能实验
4.1.2 水泥胶砂强度实验
4.1.3 测试方法
4.2 用铝矾土制备的含C_4A_3S
- 矿物材料的应用研究
4.2.1 实验原料
4.2.2 LS 对混凝土强度的影响
4.2.3 LS 对混凝土强度影响机理
4.3 用粉煤灰制备的含C_4A_3S
- 矿物材料的应用研究
4.3.1 实验原料
4.3.2 FS 对砂浆强度影响
本章小结
第五章 掺杂对 C_4A_3S
-矿物材料形成的影响
5.1 实验部分
5.1.1 实验样品的制备
5.1.2 测试方法
5.2 实验结果和讨论
5.2.1 掺杂对石膏脱水和分解温度的影响
5.2.2 掺杂对碳酸钙分解的影响
5.2.3 掺杂对各温度C_4A_3S
- 形成的影响
5.2.4 掺杂对C_4A_3S
- 形成反应历程的影响
5.2.5 掺杂对C_4A_3S
- 晶体结构的影响
本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录
成果

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中图分类: > TQ170.4 > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 一般性问题
其他分类: > TU526 > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑材料 > 非金属材料

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