矿渣基无机聚合物胶结材料及其混凝土的试验研究开题报告

1. 研究目的与意义

世界水泥工业发展已有170多年的历史，中国水泥工业发展也有110多年的历程。 其发展过程可分为索取型--粗放型--质量效益型--环境材料型等四个阶段。我国则处于粗放型与质量效益型并存，同时向环境材料型过渡的阶段。 环境材料型水泥工业不仅要保证产品具有优良的性能，同时要尽最大可能降低资源、能源消耗，充分利用二次资源、能源和工业及生活垃圾甚至可燃性危险废弃物来生产水泥。 只有研发无污染、低能耗、低熟料的绿色水泥，才能真正解决水泥行业的根本问题--环境保护与可持续发展问题。

碱矿渣水泥是以冶金废渣、粉煤灰、磷渣等为固态分散相，配以适量碱组分而形成的一种碱性胶凝材料。碱矿渣水泥体系是1957年乌克兰基辅建筑学院维．德．格卢霍夫斯基教授等人在前人用氢氧化钠稀溶液或石灰和钠盐混合物激发粒化高炉矿渣来制作混凝土的基础上，用高浓度(20~25％)的苛性碱或碱金属非硅酸盐和低模数硅酸盐来活化矿渣粉成功的研制出水硬性的碱矿渣胶结料，到1959年他们进一步研究证明这种水泥与硅酸盐水泥一样，既能在水中标准和自然条件下硬化，也能在蒸汽养护处理条件下硬化。当时他们称之为土壤水泥，随后，他们对这种水泥从水化机理、水泥石结构到各种预制建筑构件和现浇建筑物的物理力学性能，从原材料的品种、成份、材料配比到混凝土的拌制方法和硬化条件，从生产工艺、能耗和成本到它的经济和社会效益进行系统和深入的研究。研究表明，碱矿渣水泥的抗压强度能达到40～120mpa，甚至达到150mpa。

同传统硅酸盐水泥相比，碱矿渣水泥具有诸多优势。碱矿渣水泥的原材料来源广泛，资源消耗量小，并且本身不产生新的环境污染，具有显著的经济与社会效益。碱矿渣水泥的固态分散相不仅可以采用赤泥、电解磷渣、钢渣、粉煤灰、以及有色金属的炉渣等工业废渣，还可以采用不能作为硅酸盐水泥混合材的酸性、超酸性矿渣。碱矿渣的碱组分除了用碱金属化合物以外，还可以综合利用各种含碱的工业废料和工业废产品。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

(1) 对矿渣、钢渣、粉煤灰等掺合料进行基本性能分析。

(2) 选择水玻璃，制备碱矿渣水泥；同时选用不同掺量的飞灰、粉煤灰、钢渣等掺合料，替代碱矿渣水泥中的矿粉，制备矿渣基无机聚合物。

3. 研究的方法与步骤

1. 矿渣等掺合料的基本性能分析

a) 通过xrd对原料进行检测，分析衍射图谱，了解原料的物相组成。

b) 通过综合热分析，了解原料随温度变化，晶体结构和化学组成的改变。

4. 参考文献

[1] 杨长辉，于泽东，赵爽，潘群.不同减水剂及其复掺对碱矿渣胶凝材料性能的影响[j] .

[2] 土木建筑与环境工程.2012(1)：124．129．(ei收录).

[3] 赵爽.碱矿渣水泥水化特性.2012(1).

5. 计划与进度安排

3月2日3月6日 对矿粉等原材料进行基本性能分析。

3月9日3月13日 制备碱矿渣水泥和矿渣基无机聚合物，对其凝结时间和强度进行检测。

3月16日3月31日 选择不同种类的矿渣基无机聚合物，成型胶砂试件，检测其强度。