轻烧白云石粉与铝质SCMs复合对水泥性能的影响开题报告

1. 研究目的与意义

（1）研究背景：随着我国基础建设的迅速发展，传统活性掺合料如矿粉和粉煤灰资源市场需求急增，价格上涨，制约了商品混凝土的发展。另一方面，由于砂石开采量的增加产生大量石屑石粉，堆积存储成本高，造成环境污染成为困扰砂石企业的难题。我国石灰石、白云岩等矿产资源丰富，现已探明储量40 亿t以上，其远景储量巨大。每年白云石开采量超过千万t，平均 1t 矿石约产生 0.15～0.20t石屑。在水泥生产中或混凝土中最大限度使用辅助性胶凝材料（scms）是实现水泥混凝土低碳和可持续发展重要途径。如：王永维等人把白云石粉掺入氯氧镁水泥中，在一定程度上缓解实际工程中的原材料紧缺和环境污染等问题。

（2）研究目的：本课题目的为探索轻烧白云石与铝质scms复合对水泥性能的影响以及两者的协同效应，重点研究轻烧白云石微粉与铝质scms复合比例和取代量对水泥强度和膨胀性能的影响，寄希望轻烧白云石微粉与铝质scms复合取代水泥能够在不影响水泥强度甚至对水泥强度有贡献的情况下，还能够使水泥减少收缩甚至不发生收缩。

（3）研究意义：通过使用轻烧白云石粉和偏高岭土复合取代水泥能够满足活性掺合料资源市场需求，又能减少砂石企业堆积存储成本，对白云石屑进行了废物利用。硅酸盐水泥水化硬化后都会产生一定的收缩，而轻烧白云石粉中有效成分mgo水化后产生膨胀使得水泥收缩减少甚至不发生收缩。

2. 研究内容和预期目标

（1）主要研究内容

1.白云石是caco3和mgo的复盐，化学分子式为camg(co3)2，或写为caco3mgco3，常含有一些铁、硅、铝、锰等氧化物杂质，其颜色随含杂质而异。密度为2.85~2.95g/cm3 。其理论组成为：n(caco3)∶n(mgco3)=1∶1，即cao为30.41 %，mgo为21.87 %，co2为47.72%，是caco3和mgco3的混合物，有晶质和非晶质两种类型。白云石中mgco3和caco3的分解温度相差200℃以上，因此可以通过控制白云石的煅烧温度和保温时间使白云石中的mgco3分解成活性mgo,caco3基本不产生分解,从而得到含有活性mgo和caco3的材料。其中mgo可作为膨胀剂补偿收缩，而caco3可与水泥中的铝相反应生成碳铝酸盐，但水泥中的铝相含量较少，需要加入铝质scms强化碳铝酸盐的形成。

2.轻烧白云石粉与偏高岭土复合对水泥力学性能的影响：经过煅烧的白云石粉与石灰石微粉的主要化学组成相同（均为caco3），石灰石微粉在水泥基材料中除填充、成核和稀释等物理效应外,也具有化学效应，即可与水泥中的铝相(c3a，c4af)反应生成碳铝酸盐。碳铝酸盐的形成,增加水化产物体积，同时抑制钙矾石(aft)向单硫型产物(afm)转化，利于促进水泥强度发展。由于石灰石微粉本身的反应活性不高，而且水泥中铝相有限,通常仅引入石灰石微粉时，基于生成碳铝酸盐改善水泥强度的效应并不显著。故而加入铝质scms，使得石灰石微粉得到充分反应，强化碳铝酸盐的形成。首先固定轻烧白云石粉与偏高岭土总掺和量为40%，逐次降低轻烧白云石粉掺和量而提高偏高岭土的掺和量，最终确定了五个配比所制胶砂强度试件（40%轻烧白云石粉、35%轻烧白云石粉 5%偏高岭土、30%轻烧白云石粉 10%偏高岭土、25%轻烧白云石粉 15%偏高岭土、20%轻烧白云石粉 20%偏高岭土）与pⅡ52.5水泥所制胶砂强度试件进行对照，测量其3d、7d、28d抗折、抗压强度。探究轻烧白云石微粉与偏高岭土复合比例和取代量对水泥强度的影响，最终确定一个具有较高力学性能的配比范围。

3. 研究的方法与步骤

本课题的研究方法主要是以对比试验、变量控制为主来进行的。

1、确定白云石粉最佳煅烧制度，使其主要化学成分以caco3和mgo为主。在700℃、750℃、800℃、850℃下分别煅烧0.5h、1h、2h发现，800℃下煅烧0.5h轻烧白云石粉主要化学成分以caco3和mgo为主，故确定煅烧制度为800℃下煅烧0.5h。

2、确定混合水泥中轻烧白云石粉与偏高岭土复合比列和取代量（取代量为40%，复合比列为轻烧白云石粉：偏高岭土=40%：0、35%：5%、30%：10%、25%：15%、20%：20%）。

4. 参考文献

[1]王德辉,史才军,贾煌飞.石灰石粉和含铝相辅助性胶凝材料的协同作用对混凝土抗碳化性能的影响[j].材料导报2018,/17),2986-2991.doi:10.11896/j.issn.1005-023x.2018.17.012.

[2]杭美艳,高萌,孙成晓,等.石灰石粉尘对水泥胶砂性能的影响研究[j]. 混凝土与水泥制品.2013(5).13-15.

[3]肖佳,许彩云.石灰石粉对水泥混凝土性能影响的研究进展[j].混凝土与水泥制品2012.(7).doi:10.3969/j.issn.1000-4637.2012.07.018.

5. 计划与进度安排

第一阶段（第1～3周）：3月1日～3月21日

进行相关文献的检索、阅读，翻译相关的外文文献。