基于偏高岭土的过硫磷石膏胶凝材料设计及应用研究开题报告

全文总字数：5396字

1. 研究目的与意义（文献综述）

磷石膏是日化和化肥等行业制取磷酸的副产品，每生产1t磷酸将产生5t 磷石膏。我国每年副产磷石膏超过5000万t，累计堆积磷石膏已超过3亿t。 由于种种原因，目前我国磷石膏的资源化利用率不足，在工业上主要用来制硫酸联产水泥，在建筑上主要用来生产水泥和胶凝材料，在农业上主要用作土壤改良剂和饲料等，但其综合利用率仍然较低，年综合利用率仅为30.3％。提高磷石膏掺量来制备各方面性能优异的胶凝材料是目前研究较为热门的课题，这种材料在利用磷石膏的同时也能大量消耗矿渣、粉煤灰等工业废渣，制备利废环保的新型材料。林宗寿教授等人开发出一种水硬性磷石膏基钢渣矿渣水泥，又叫“过硫磷石膏矿渣水泥”。这种新型低碳水泥中磷石膏掺量最高可掺50%，同时加入40-50%左右的粒化高炉矿渣粉以及5%左右的碱性激发剂，不但可以大量消耗磷石膏，减少磷化工业的固体废弃物排放，而且符合国家提出的节能、减排、降耗的经济发展方向，资源的合理化利用对我国磷化工业和建材工业的可持续发展具有重要意义，体现了近年来在资源有效利用、节能减排、低碳水泥新品种开发等方面的新成果。

在磷石膏矿渣基水泥水化体系中，首先矿渣在钢渣和硅酸盐水泥熟料提供的碱性环境下逐渐被侵蚀溶解，矿渣的玻璃体网络结构遭到破坏，并在钢渣、硅酸盐水泥熟料的碱激发作用和磷石膏的硫酸盐激发作用下发生水化反应，水化产物为钙矾石和c-s-h凝胶，钙矾石与c-s-h凝胶相互交织在一起，形成空间网状结构，填充了硬化水泥浆体的表面、孔洞和缝隙，将未反应的caso₄2h₂o和矿渣颗粒交结在一起，形成了一个致密的整体。目前所用的碱性激发剂多为水泥熟料，而水泥熟料较难获得，利用普通硅酸盐水泥代替，其中靠矿粉水化提供主要强度，磷石膏和水泥分别对其进行硫酸盐激发和碱激发。矿渣作为目前水泥工业中用量最大、质量最好的活性混合材料，其来源的持续性和品质的稳定性均无法得到保障，想要推动混凝土行业的可持续发展，开发优质价廉的新型超细粉技术势在必行。

我国是世界上最早发现并在工业中利用高岭土的国家之一，其中含煤建造沉积型高岭土资源储量占世界首位，已探明远景储量及推算储量180.5 亿吨。我国作为世界上主要的高岭土生产国之一, 产量占世界总产量的78%。自然产出的高岭土矿石, 根据其质量、可塑性和砂质(石英、长石、云母等矿物径>50 lm) 的含量，可划分为煤系高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种类型. 根据加工的方式可划分为煅烧高岭土、水洗高岭土两种类型；一般来说, 国内的煤系高岭土(硬高岭土) 比较适合开发为煅烧高岭土。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

应用于过硫磷石膏胶凝材料体系的高岭土热活化制度研究，基于偏高岭土的过硫磷石膏胶凝材料组成设计，基于钙矾石的过硫磷石膏胶凝材料体系体积调控设计研究，研究基于偏高岭土的过硫磷石膏胶凝材料的稳定土路面基层材料组成设计。

2.2 研究目标

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文文献的翻译。明确实验研究内容，了解实验研究所需的原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告；

第4-12周：按照实验设计方案，完成大部分试验和检测工作；

第12-14周：总结实验数据，调整完善部分试验，优化结果，完成并修改毕业论文，准备答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 水中和, 魏小胜, 王栋民. 现代混凝土科学技术科学出版社, 2014.

[2] p.kumar mehta, paulo .m.monteiro, 覃维祖, 王栋民, 丁建彤. 混凝土微观结构、性能和材料, 北京: 中国电力出版社, 2008.

[3] 高岭土加工和应用[m]. 北京: 化学工业出版社, 2014.