超胶凝水泥性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着我国经济的不断发展以及城镇化建设的加快，各种基础工程的数量大幅增加，规模不断增大。与此同时，水泥、混凝土和石材等建筑材料也大量消耗。而在水泥的生产过程中，对资源和能源的消耗量较高，CO₂、SO₂等气体排放量较大^[1,2]。造成资源浪费、环境严重污染等问题，对可持续发展造成不利影响。

现如今普通水泥应用存在以下问题：水泥水化率低，普通水泥的细度普遍比较大，其 28d 水化程度约 30%~40%，长期水化程度一般不大于过 60%，未水化的水泥颗粒作为微集料长期存在混凝土中，造成水泥资源的浪费^[3,4]。同时未水化的水泥会在混凝土的界面过渡区产生氢氧化钙富集，严重影响混凝土性能和耐久性。增大水泥胶凝效率，提高水泥有效利用率，降低熟料用量是发展绿色高性能混凝土，实现可持续发展的重要举措^[5]。

在普通硅酸盐水泥的基础上，面向低水胶比、高流态的现代混凝土要求，研究水泥的超胶凝化对可持续发展具有重要的意义^[6]。超胶凝水泥，是指经过微研磨介质和表面改性剂处理，具有优化的级配特征和表面电位可调的超胶凝性能的水泥。超胶凝水泥主要用于现代混凝土领域，取代普通水泥，在力学性能和工作性能基本相近的情况下，同等混凝土体系中的水泥用量可以减少10%～20%。我国现在正处于高速发展时期，对水泥的需求量很高，就2015年来说，全国水泥产量是23.48亿吨。按全国商品混凝土中的水泥用量约占水泥工业总产量的50%（11.74亿吨）分析，以减少水泥用量15%计算，一年就可减少水泥用量1.76亿吨。这对节能减排和可持续发展都具有重要意义^[7,8]。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容、目标：

（1）详细地了解与掌握超胶凝水泥的原理、制备方法和测试方法，也要掌握各个相关仪器的原理和使用方法。

（2）粉磨效率研究：粉磨过程加入不同种类/颗粒级配的M（微研磨介质），对水泥进行再整形，研究不同微研磨介质M、不同掺量、不同的级配模型（水泥 M）对水泥颗粒分布改善的影响以及研磨效率的提高，并测试其力学性能。

（3）助磨剂性能研究：选用常用助磨类物质：如丙三醇、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠^[9]等在超胶凝水泥粉磨效率颗粒分布影响，并测试其力学性能。

（4）超胶凝水泥在不同体系的混凝土中应用效果：研究超胶凝水泥与不同矿物掺合料体系在混凝土中匹配效果^[10]。对流变性能、凝结时间、强度发展历程、体积稳定性等进行研究，面向低水胶比、高流态的现代混凝土要求，建立性能稳定、可控的配合比设计模型。

拟采用的技术方案及措施：首先尽可能详细地查阅与上述实验相关的资料，了解上述实验的测定方法以及详细的步骤。多次亲自操作实验测定装置，对于整个实验过程要尽可能详细地了解。在实验指导老师指导下，弄清与掌握相关实验的实验原理、各个相关仪器的原理以及实验过程中各种具体的实验现象。而且，还需要记录实验过程中所获得的相关数据。

本实验采用的为华新水泥股份有限公司生产的PO42.5水泥，其熟料的化学成分计算出其矿物组成如下表^[11]：

组分	SiO2	CaO	Al2O3	Fe2O3	MgO	SO3	Na2O
%	21.28	65.34	5.21	3.23	3.01	1.65	0.12
矿物	C3S	C2S	C3A	C4AF
%	55.63	19.05	8.32	9.82

微研磨介质研究：采用SM-500水泥试验磨对普通水泥（缩写为C）、微研磨介质（缩写为M）和掺微研磨介质的水泥混合物（缩写为CM）三种物料进行颗粒整形，先测定其颗粒粒度分布，再进行水泥浆力学性能的研究。设计编号Bc-d，其中B代表物料种类（C、M和CM）；c代表微研磨介质的掺量（0%、5%、10%、20%、30%）；d代表处理时间（0min、5min、10min、15min、20min）^[12,13]。

助磨剂研究：助磨剂：S1为丙三醇、S2为三乙醇胺

为了研究不同品种及掺量的助磨剂对硅酸盐水泥性能影响的表征方法，S1、S2掺量分别0.03%； 0.04%；0.05%各做3组。采用SM-500水泥试验磨研磨30min，先测定其颗粒粒度分布，再进行水泥浆力学性能的研究。

颗粒粒度分布分析方法：采用欧美克公司生产的LS-C(III)型激光粒度分析仪，测定胶凝材料的颗粒粒度分析^[14]。

水泥浆力学性能分析方法：在不同水灰比(0.28、0.30和0.35)条件下，超胶凝水泥分别制备40mm * 40mm * 40mm 的立方体净浆试件，然后测定其3d、7d和28d的抗压强度^[15]。

3. 研究计划与安排

1、2016年3月3号 - 2016年3月15号：查阅相关文献资料，明确研究内容，

了解研究所需的设备以及其他方面的硬件条件。确定方案，完成开题报告。

2、2016年3月16号 - 2016年4月16号：完成超胶凝水泥制备及性能研究工作。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 袁润章 胶凝材料学[m] 武汉：武汉理工大学出版社，2006

[2] 张同生 水泥熟料与辅助性胶凝材料的优化匹配[d] 华南理工大学博士学位论文 2012

[3] 郑鸿祥 调粒水泥的水化及其性能研究[d] 哈尔滨工业大学硕士学位论文 2006