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水泥工业是CO2排放大户,生产一吨熟料约产生0.84吨CO2,减少CO2排放是实现水泥工业可持续发展的重要保障,石膏矿渣水泥中熟料掺量不超过7%,可称低碳水泥。70年代由于矿渣来源缺乏,加上该水泥在生产控制上要求较严,故停止生产。2010年底我国未利用的矿渣高达3500万吨,为其再次生产提供了条件。70年代研究者多关注于矿渣成分与水泥强度的关系,而关于石膏溶解特性与水泥性能关系的研究报道较少。本文研究了石膏溶出量的测定方法,研究了溶剂种类、石膏种类和石膏煅烧温度对溶出量的影响;并利用正交试验初步确定了石膏矿渣水泥的配比,进而研究了石膏煅烧温度对水泥性能和水化产物的影响;最后通过水化热、XRD、SEM和水化液相离子浓度的测定研究了石膏矿渣水泥的水化机理。 试验结果表明,EDTA滴定法和ICP的测定结果较接近,且比硫酸钡重量法测出的溶出量略高,但正负偏差较小;天然石膏在蒸馏水中,加水后30min内达到溶解平衡,而煅烧后达到溶解平衡的时间延后,且最大溶出量增大。在CaO溶剂中,天然石膏的溶出量随时间逐渐降低,而煅烧后其溶出量随时间先增加再降低,且溶出量比在蒸馏水中低;脱硫石膏在三种溶剂中的溶出规律与天然石膏一样,但溶出量均低于天然石膏。 石膏和矿渣的最佳掺量分别为14%和83%;石膏矿渣水泥标准稠度降低,初凝时间提前,终凝时间延缓,早期强度大幅提高,并能提高后期强度。不同温度煅烧的石膏矿渣水泥早期强度差异较大,而后期强度相差不多,石膏溶出量的增加有利于水泥早期强度的发展;石膏矿渣水泥的凝结时间、强度、膨胀等性能满足英国国家标准BS-4248-2004Supersulfatedcement的要求;石膏矿渣水泥的主要水化产物为AFt和C-H-S凝胶以及未溶解完的石膏,其水化可分为四个时期,分别为水化初始期、钙矾石析晶诱导期、熟料矿渣水化期、矿渣水化期。 综合实验结果可以认为,石膏的溶出量受多种因素的影响,且与水泥的性能具有较好的相关性,石膏溶出量的提高有利于大掺量混合材水泥早期强度的发展。