赤泥是氧化铝冶炼过程中排出的固体废渣,据统计我国每年排放赤泥300万吨以上,累积堆存量已高达4100万吨。目前赤泥的综合利用率很低尚不到15%,大量的赤泥被堆放于露天堆场,不仅占用土地资源,造成环境污染,也造成资源浪费。如何有效地利用赤泥,使之变废为宝成为一个社会问题,也成为众多科学研究者感兴趣的研究课题。另一方面传统硅酸盐水泥在生产过程中暴露出来的高能耗高资源消耗等弊端和水泥长期使用过程中表现出的性能劣变等问题,正受到当今社会可持续发展基本方针的严峻挑战。已经被列为国家重点基础研究发展规划的973项目“高性能水泥制备和应用的基础研究”正是出于上述战略考虑,将固体工业废渣作为高性能水泥性能调节型辅助胶凝组分的研究列为其中的重要研究课题之一。本论文围绕赤泥在高性能水泥中的利用这一主题,就赤泥的组成和性能特点、赤泥的活化方法、赤泥-高性能水泥熟料体系的胶凝性随赤泥与熟料的配合比和激发剂的变化规律,以及赤泥-熟料体系水化硬化过程和水泥硬化体的微观结构特征进行了全面系统的研究。TG-DTA、XRD、IR等现代测试方法对赤泥特征的分析表明,经露天长久放置的陈赤泥中结晶态物质主要为碳酸钙(以方解石为主,少量文石)和钙钛矿。电子显微镜观察表明,组成赤泥团聚体的一次粒子尺寸极其细小,外形极不规则。对赤泥颗粒的微区电子衍射分析则进一步表明,赤泥粒子中有相当部分为化学组成变动不定的无定形铝硅酸盐物质。在室温～900℃的加热处理过程中,赤泥中吸附水和结晶水的脱除于600℃之前基本完成,620℃～760℃发生碳酸钙的分解,加热处理温度达到700℃时(-C2S开始形成,800℃时大量形成,钙钛矿在整个加热处理过程中表现为惰性。采用化学活化和热活化的方法,在实验室条件下就不同化学试剂、不同温度下加热处理和不同掺量的赤泥-硅酸盐水泥熟料体系的胶凝性能试验表明,未经任何处理的赤泥掺入水泥中后,水泥砂浆后期强度显著降低,尤其是赤泥掺量大于20%时,而经特定化学试剂和一定煅烧温度处理的赤泥掺入水泥中,或添加少量化学物质,水泥砂浆后期强度的降低幅度得到明显减缓。 <WP=4>采用常规的化学分析方法对赤泥-熟料体系水化过程中液相钙离子溶出、结合水以及水化样品含Ca(OH)2随龄期的变化的跟踪测定结果表明:赤泥-熟料体系的水化硬化过程中赤泥中的组分与硅酸盐水泥水化后放出的氢氧化钙之间发生了火山灰反应;600℃加热处理对赤泥产生明显的活化作用。对水泥硬化体的SEM观察和MIP测定结果表明,少量赤泥的掺加使水泥硬化体的总孔隙率增大但是硬化体的大孔比例减小,小孔比例增加,说明赤泥微粒同时起着较好物理填充作用,这种作用是赤泥-熟料体系强度降低幅度得以有效控制的物理原因所在。但是,过多赤泥的掺加尽管具有同样的填充效果,由于物理填充比例过高,导致硬化体整体结构变弱,对强度发展不利。