水泥超胶凝化理念及技术概述

《水泥超胶凝化理念及技术概述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、水泥超胶凝化理念及技术概述第1章绪论1.1水泥超胶凝化相关研究背景伴随我国经济持续稳定增长与城镇化进程快速发展，出现大规模基础工程和设施建设，消耗大量的水泥、混凝土和石材等建筑材料。而水泥行业生产过程中能源、资源的消耗量较高且CO2、SO2和粉尘等的排放量较大，带来的严重的能源、资源和环境问题，制约我国经济快速可持续发展。随着改革开放和社会主义现代化建设，我国水泥年产量连续增长：1978年，水泥年产量仅有6524万吨；1983年，水泥年产量达到并突破1亿吨；1988年，水泥年产量达到并突破2亿吨；1992年，水泥年产量达到并突破

2、3亿吨；1996年，水泥年产量接近5亿吨，如图1-1所示。近十年来，中国水泥年产量逐年增长：2002年，水泥年产量超过7亿吨，位居世界第一；2005年，水泥年产量首次突破10亿吨；2007年，水泥年产量达13.5亿吨；2009年，水泥年产量达16.5亿吨；2012年，水泥产量达22.1亿吨，2013年水泥产量达24.2亿吨，如图1-2所示。在不同时期，美国混凝土协会对高强混凝土(HighStrengthConcrete，HSC)的定义不同：20世纪60年代，称41MPa以上的混凝土为HSC；到20世纪70年代，将HSC的强度提高

3、到61MPa[1]。不同国家的标准中HSC强度等级也有所不同[2]：德国和法国规定为C60~C65以上；日本和英国规定在C80以上；挪威规定达C105；中国一般认为C50~C60以上。.1.2水泥超胶凝化概念、研究内容和研究意义选用普通硅酸盐水泥作为研究对象，主要是由于普通硅酸盐水泥的产量最多，占整个水泥产量比例比较大。充分激发普通硅酸盐水泥的胶凝活性，可显著降低水泥在混凝土中的用量，有显著的节能减排效果。激发普通水泥的胶凝性能的方法，可以通过降低水泥熟料颗粒粒径或者掺加有活性的SiO2等活性混合材等途径实现。有活性的SiO2等

4、活性混合材在工业固体废弃物的比例比较低，大部分工业废弃物没有活性或者活性较低。传统的粉磨方法，虽然能够降低水泥熟料的颗粒粒径，但效率低、电耗高。如何解决粉磨效率低、电耗高以及工业废弃物的活性低的问题。本文创新性的提出了基于传统普通粉磨工艺，采用水化活性较低的工业废弃物作为微研磨介质，对水泥进行高效率、低电耗，面向混凝土应用的在线加工。对水泥超胶凝化采用在线加工生产的方式，减少了制备出的超胶凝水泥运输环节，避免了存储时间对水泥活性的影响等问题。水泥超胶凝化，指的是基于颗粒整形与精修、级配调控与优化、表面改性与电荷平衡等技术，在普通

5、硅酸盐水泥基础上，针对水泥的低碳制备、功能控制、胶凝效率的问题，面向低水胶比、高流态的现代混凝土要求，建立水泥超胶凝化的低能耗、在线设计方法及技术体系。水泥超胶凝化的研究内涵：首先是水泥超胶凝化的低能耗制备技术，其次是水泥颗粒的分散技术，最后是超胶凝水泥的工业化应用。水泥的制备技术与颗粒分散相互联系、不可分割，且直接影响水泥的应用。水泥的颗粒组成和分散程度直接影响水泥的水化过程。采用微研磨介质和表面改性剂，建立面向高流态、低水胶比的混凝土应用的超胶凝水泥制备技术。水泥超胶凝化的目的是解决现代混凝土要求和通用技术存在的重大问题：混

6、凝土中存在20%~40%的未水化水泥，其胶凝效率不能充分发挥；当水胶比低于0.437时，水泥熟料不能完全水化，仅作为骨料填充而造成巨大的浪费；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，导致混凝土耐久性恶化等。通过水泥超胶凝化，减少水泥工业产量持续增长对资源、能源和环境的造成压力。第2章超胶凝水泥制备与测试方法2.1超胶凝水泥制备与评价方法采用硬度适中、粒径合理和比例恰当的微研磨介质，对普通水泥颗粒进行整形与精修再加工，构建低能耗、超胶凝水泥后加工与制备关键技术。采用的水泥为华新水泥股份有限公司生产的PO42.5水泥，根

7、据其熟料的化学成分计算出其矿物组成见表2-1，其物理性能见表2-2。粗集料、细集料和水泥是配制混凝土的三种基本原材料。其中，粗集料的颗粒尺寸多集中在2.36mm~31.50mm，细集料的颗粒尺寸多集中在0.15mm~4.75mm，普通水泥的颗粒尺寸多集中在5um~80um。而传统粉磨设备的入料粒度要求小于7mm，普通水泥的颗粒明显符合这项要求。传统粉磨设备中的研磨介质的尺寸多集中在25mm~70mm。若用其对普通水泥进行粉磨，粉磨介质和普通水泥颗粒不能很好的紧密堆积，颗粒间的接触不充分，会导致粉磨效率低的问题。根据Horsfie

8、d颗粒填充紧密堆积原理，假设原始颗粒的半径为r，则颗粒粒径呈1r、0.413r、0.223r、0.174r和0.115r的变化规律，则颗粒能紧密堆积，其比例见表2-3。根据颗粒填充紧密堆积原理，假设水泥颗粒的平均直径为0.03mm，微研磨介质的最小粒径为0.1m