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1 绪论1

1.1 过硫磷石膏矿渣水泥与混凝土的定义1

1.2 研发背景1

1.3 磷石膏应用概况3

1.3.1 磷石膏作水泥缓凝剂3

1.3.2 磷石膏制硫酸联产水泥5

1.3.3 磷石膏制备建筑石膏6

1.3.4 磷石膏制备胶凝材料7

1.3.5 存在的问题10

1.4 研发目的与意义11

2 原料15

2.1 磷石膏15

2.2 矿渣粉18

2.3 硅酸盐水泥熟料20

2.4 钢渣20

2.5 减水剂23

2.6 细骨料23

2.7 粗骨料24

3 过硫磷石膏矿渣水泥组成与制备25

3.1 基本组成的设计25

3.2 碱性激发剂掺量的影响26

3.2.1 熟料掺量的影响26

3.2.2 石灰掺量的影响28

3.2.3 钢渣掺量的影响29

3.3 其他组分掺量的影响31

3.3.1 矿渣掺量的影响31

3.3.2 石灰石掺量的影响32

3.3.3 磷石膏掺量的影响34

3.3.4 外加剂的影响38

3.4 粉磨细度的影响41

3.4.1 矿渣比表面积的影响41

3.4.2 石灰石比表面积的影响42

3.4.3 磷石膏比表面积的影响44

3.4.4 钢渣比表面积的影响45

3.4.5 熟料比表面积的影响47

3.5 磷石膏品质的影响49

3.6 减水剂的使用51

3.6.1 过硫磷石膏矿渣水泥与外加剂的相容性51

3.6.2 减水剂对过硫磷石膏矿渣水泥凝结时间的影响53

3.6.3 减水剂对过硫磷石膏矿渣水泥强度的影响53

3.7 磷石膏的改性54

3.7.1 钢渣改性磷石膏54

3.7.2 钢渣改性磷石膏浆58

3.7.3 矿渣钢渣复合改性磷石膏浆63

3.7.4 矿渣硅酸盐水泥改性磷石膏浆68

3.7.5 水洗改性磷石膏69

3.8 过硫磷石膏矿渣水泥及制品生产工艺流程71

4 过硫磷石膏矿渣水泥的水化硬化75

4.1 过硫磷石膏矿渣水泥的水化产物与水化过程75

4.1.1 水化产物的XRD和SEM分析75

4.1.2 硬化水泥浆体的pH值79

4.1.3 过硫磷石膏矿渣水泥石SO3溶出量80

4.1.4 过硫磷石膏矿渣水泥的水化过程84

4.2 过硫磷石膏矿渣水泥水化的影响因素84

4.2.1 钢渣掺量对过硫磷石膏矿渣水泥水化的影响84

4.2.2 钢渣掺量对孔隙溶液pH值的影响89

4.2.3 钢渣比表面积对水化过程的影响90

4.2.4 熟料掺量对过硫磷石膏矿渣水泥水化的影响91

4.2.5 熟料比表面积对过硫磷石膏矿渣水泥水化的影响95

4.2.6 磷石膏改性对过硫磷石膏矿渣水泥水化的影响98

4.2.7 外加剂对过硫磷石膏矿渣水泥水化的影响104

4.2.8 钙矾石形成与水泥性能的关系112

4.3 过硫磷石膏矿渣水泥的硬化浆体结构114

5 过硫磷石膏矿渣水泥的性能118

5.1 长期强度118

5.1.1 钢渣激发过硫磷石膏矿渣水泥的长期强度118

5.1.2 熟料激发过硫磷石膏矿渣水泥的长期强度118

5.2 体积稳定性121

5.2.1 过硫磷石膏矿渣水泥水中养护时的体积稳定性122

5.2.2 过硫磷石膏矿渣水泥空气中养护时的体积稳定性123

5.2.3 过硫磷石膏矿渣水泥水浸安定性123

5.3 耐水性125

5.4 抗硫酸盐性能130

5.5 抗冻性132

5.6 耐高温性能135

5.7 与硅酸盐水泥的相腐性136

5.7.1 两类水泥共同养护137

5.7.2 两类水泥复合成型138

5.8 抗碳化性能139

5.8.1 碳化深度140

5.8.2 碳化对强度的影响141

5.8.3 碳化后的体积变化142

5.8.4 碳化后的微观结构143

5.8.5 提高抗碳化性能的措施146

5.9 抗钢筋锈蚀性能161

6 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土166

6.1 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土配合比设计166

6.1.1 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土配合比设计的主要特点166

6.1.2 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土配合比的设计方法166

6.1.3 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土对原材料品质的要求168

6.1.4 C30混凝土配合比设计及优化170

6.1.5 C40混凝土配合比设计及优化175

6.1.6 配合比各参数对混凝土强度的影响179

6.1.7 C40混凝土最佳配合比181

6.1.8 干硬性混凝土的配合比设计181

6.1.9 自密实混凝土的配合比设计182

6.2 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的性能186

6.2.1 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土力学性能186

6.2.2 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的抗渗性能188

6.2.3 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土体积稳定性190

6.2.4 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土抗碳化性能194

6.2.5 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土耐水性能202

6.3 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土微观结构204

6.3.1 混凝土中水化产物化学成分的分布204

6.3.2 混凝土中水化产物矿物物相的分布206

6.3.3 混凝土的界面过渡区210

6.3.4 混凝土的孔结构与孔分布212

7 质量控制与技术要求216

7.1 质量控制216

7.1.1 进厂原料的质量控制216

7.1.2 改性磷石膏浆的质量控制220

7.1.3 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的质量控制224

7.1.4 过硫磷石膏矿渣水泥制品的养护225

7.2 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土技术要求226

7.2.1 试验方法226

7.2.2 性能要求233

7.2.3 技术要求234

7.2.4 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的使用236

8 过硫磷石膏矿渣水泥混凝土及制品的生产237

8.1 主要工艺设备237

8.1.1 回转式烘干机237

8.1.2 粉磨系统238

8.1.3 混凝土搅拌机240

8.1.4 制品成型设备241

8.2 物料储存期241

8.3 工艺流程简述242

8.3.1 工艺技术方案说明243

8.3.2 设备选型和物料储存243

8.3.3 生产工艺流程简述244

8.3.4 生产工艺及参数246

8.3.5 示范线产品的经济效益分析247

9 过硫磷石膏矿渣水泥的应用前景249

9.1 矿山尾砂胶结剂249

9.1.1 硫铁矿尾砂的胶结249

9.1.2 铜矿尾砂的胶结255

9.2 水泥制品264

9.2.1 路缘石264

9.2.2 护坡石265

9.2.3 路面砖266

9.2.4 混凝土砌块砖267

9.3 道路工程268

9.4 水工混凝土269

9.5 钢管混凝土269

9.6 固废堆石混凝土270

附录274