变质岩粉末作为生态水泥掺合料的研究

摘要

水泥工业可持续发展是经济、社会、环境的协调发展的必然要求。传统水泥的生产不仅消耗了大量的能源和资源，而且给生态环境造成了很大的污染。利用各种废弃物生产生态水泥已经成为水泥工业持续发展的新趋势。 变质岩是三大矿物岩石之一，在我国分布很广，如今已被大量开采利用。在变质岩的开采利用过程中，产生了大量的废弃物，既浪费了资源，又污染了环境。为提高废物利用率，减少废弃物对环境的破坏，缓解水泥生产中二氧化碳(CO<,2>)的大量排放，同时也降低水泥成本，针对北京房山某石材厂的变质岩废弃物，进行了一系列研究试验，研究其作为水泥掺合料部分替代水泥的可能性。 依据已有的对水泥混凝土矿物掺合料的研究，对所采集的变质岩进行磨细，通过X射线荧光法、李氏瓶、离心粒度仪测试了变质岩的化学成分、密度和粒径分布等基本性能。通过抗折强度、抗压强度的测试对变质岩粉末的火山灰活性进行了评价，研究了不同种类不同掺量的变质岩粉末对水泥胶砂强度的影响。测试了不同种类不同掺量的变质岩粉末对水泥失水性和干缩性能的影响。另外，将部分变质岩粉末高温处理，测试其部分替代水泥后的抗折强度和抗压强度，研究高温是否可以激发其活性，通过差热-热重分析来确定变质岩粉末的高温处理过程。同时，用粉煤灰作为水泥掺合料进行了相同的试验用来和变质岩粉末进行对比分析。 试验结果表明，变质岩粉末部分替代水泥(10％～20％)后，复合胶体的28d抗折强度、抗压强度均接近或者超过纯水泥胶砂的强度，说明变质岩粉末具有一定的火山灰活性。高温处理可以提高部分变质岩的活性，特别是1d强度有较大的提高；部分种类的变质岩对水泥的干缩性能有改善作用。不同种类的变质岩对水泥胶砂力学性能的影响程度不同。随着变质岩掺量的增加，复合水泥胶砂的强度有所降低，干缩率增大。当掺量不超过15％时，复合水泥胶砂具有良好的力学性能。变质岩粉末的最佳掺量为10％～15％。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究的背景和意义

1.2变质岩Metamorphic Rock

1.2.1矿物岩石概述

1.2.2变质岩的化学成分

1.2.3变质岩的矿物成分

1.2.4变质岩的结构和构造特征

1.2.5变质岩矿山和石材厂的调研

1.3尾矿利用

1.4生态水泥Eco-Cement

1.4.1概述

1.4.2生态水泥的定义

1.4.3国内外生态水泥产业的发展

1.5矿物掺合料Mineral Admixture

1.5.1矿物掺合料的分类

1.5.2掺合料效应

1.5.3矿物掺合料对水泥强度的影响

1.5.4矿物掺合料对水泥失水性和干缩性能的影响

1.6主要研究内容

2变质岩粉末的基本特性

2.1变质岩石粉的制备

2.2变质岩石粉的化学成分

2.3变质岩石粉的物理性质

2.3.1变质岩粉末的密度

2.3.2变质岩粉末的粒径分布与比表面积

2.4变质岩的火山灰活性

2.5本章小结

3常温下变质岩粉末对水泥胶砂强度的影响

3.1试验概况

3.1.1试验内容

3.1.2试验原材料

3.2结果与分析

3.2.1变质岩粉末对水泥胶砂流动度的影响

3.2.2变质岩粉末对水泥胶砂抗折强度的影响

3.2.3变质岩粉末对水泥胶砂抗压强度的影响

3.3本章小结

4高温下变质岩粉末对水泥胶砂强度的影响

4.1研究方案的提出

4.2变质岩粉末的高温处理

4.2.1变质岩粉末的热分析

4.2.2高温处理

4.3结果与分析

4.3.1高温前后变质岩粉末对水泥胶砂抗折强度的影响

4.3.2高温前后变质岩粉末对水泥胶砂抗压强度的影响

4.4本章小结

5变质岩粉末对水泥胶砂失水性和干缩性能的影响

5.1试验方法比较

5.2研究方案

5.2.1试验方法

5.2.2试验材料

5.3结果与分析

5.3.1变质岩粉末对水泥胶砂失水率的影响

5.3.2变质岩粉末对水泥胶砂干缩率的影响

5.3.3复合水泥胶砂失水与干缩的关系

5.3.4复合水泥胶砂干缩与强度的关系

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢