《高性能水泥製備和套用的科學基礎》是國家“973”計畫“高性能水泥製備和套用的基礎研究”項目主要研究成果的總結性專著，詳細介紹了與水泥熟料生產、工業廢棄物利用、水泥的使用等密切相關的研究成果。本書內容代表了國內近年來水泥領域基礎研究的最高水平，適於從事水泥科研、開發和生產工作的科技人員閱讀，也可供混凝土領域的科技人員參考。
基本介紹
- 書名：高性能水泥製備和套用的科學基礎
- 作者： 陳益民 許仲梓
- 定價：￥88元
- 出版社： 化學工業出版社
圖書信息,內容簡介,讀者對象,前 言,目 錄,
圖書信息
《高性能水泥製備和套用的科學基礎》
市場價： ￥88元
作 者： 陳益民 許仲梓
出版社： 化學工業出版社
上市日期： 2008年5月
開 本：16開
頁 數：508頁
ISBN編號：978-7-122-02223-3
內容簡介
本書是國家“973”計畫“高性能水泥製備和套用的基礎研究”項目主要研究成果的總結性專著，詳細介紹了與水泥熟料生產、工業廢棄物利用、水泥的使用等密切相關的研究成果，包括：提高水泥熟料膠凝性的高阿利特熟料體系、含硫鋁酸鹽的矽酸鹽熟料體系和複合熟料體系的研究，阿利特的結構變化和硫鋁酸鹽的形成動力學；煤矸石活化、粉煤灰活化和鋼渣活化製備輔助膠凝材料，活化的方法和機理，活化的效果等；高性能水泥水化過程與控制、水泥石結構形成與最佳化、環境行為和破壞機理等。
本書內容代表了國內近年來水泥領域基礎研究的最高水平，對於水泥和混凝土科學技術研究具有重要的參考價值，對水泥生產和套用具有實際指導作用。
讀者對象
本書適於從事水泥科研、開發和生產工作的科技人員閱讀，也可供混凝土領域的科技人員參考。
前 言
水泥基材料是用量最大的人造材料，在今後數十年甚至上百年內仍然無可替代。我國水泥年產量已超過10億噸，隨著國民經濟的持續發展，大規模基礎設施建設還將持續多年，對水泥的需求量仍將有大幅度的增長。但是，水泥生產消耗大量的石灰石、黏土、煤等不可再生的資源，排放數以億計的CO2、SO2和NOx等廢氣及粉塵，對環境造成嚴重污染。數量擴張型的水泥工業發展模式將使我國能源、資源和環境不堪重負。此外，社會發展對水泥性能提出更高的要求：施工性更好、水化熱更高、體積更穩定、耐腐蝕性和耐久性更好。因此，降低消耗、提高性能是水泥工業發展的方向，以減少量的高性能水泥達到較大量低質水泥的使用效果是水泥科學與技術研究的主要目標。
另一方面，我國每年排放各類固態工業廢棄物10億噸以上，相當大的部分具有潛在的活性或膠凝性，但是利用率很低。這些廢棄物堆積如山，造成極大的環境污染，同時也是巨大的資源浪費。這就迫切需要水泥工業在降低自身造成的環境負荷的同時，能夠成為大量消納其他工業排放的廢棄物、清潔環境的綠色產業。
經過數十年的研究，水泥生產裝備已經達到十分先進的水平，現代化的窯外分解技術可以使水泥的生產熱耗接近於理論值。水泥材料學的研究也統一取得了令人矚目的成就，使得人們對於水泥和水泥基材料的組成變化、結構形成與演變、性能控制等有了比較深刻的理解。伴隨著水泥工藝、裝備和材料學的發展，水泥和水泥基材料的性能這不提高到相當高的水平。但是由於水泥材料屬於組成和結構最為複雜的材料，無論是在製備過程還是在使用過程，其組成、結構、性能和能量狀態均處於不斷的變化之中，使得至今為止仍然有許多內在的規律未能很好揭示，成為阻礙進一步提高其性能的關鍵。
上述問題引起了政府和科技界的高度重視，國家科技部於2002年在國家重點寄出研究發展計畫（“973”計畫）中批准了“高效能水泥製備和套用的基礎研究”項目，開展水泥和水泥基材料高性能化涉及的關鍵科學問題的研究，由此為製備具有高的強度、優異的耐久性和較低環境負荷的高性能水泥及水泥基材料打下良好的科學基礎。該項目依託於中國建築材料科學研究總院，由中國建築材料科學研究總院、南京工業大學、同濟大學、北京工業大學、武漢理工大學、濟南大學、東南大學、浙江大學作為主要參加單位，總計150多位科學家參加，經過5年的努力，取得了重要進展，並與2006年11月通過科技部的結題驗收。這一“973”項目已經發表學術論文500餘篇，鑑定成果10項申報專利52項。這些成果中有的是屬於具有自主智慧財產權的專利成果，有的是在微觀結構和過程動力學方面具有較高研究深度及學術水平的理論性成果，相信這些成果對於促進水泥科學發展和提高水泥及水泥基材料的性能具有積極作用。研究成果中，與水泥熟料生產相關的基礎性數據包括提高水泥熟料膠凝性的高阿利特熟料體系、含硫鋁酸鹽的矽酸鹽熟料體系和複合熟料體系的研究，阿利特的結構變化和硫鋁酸鹽的形成動力學；與工業廢棄物利用相關的成果包括煤矸石活化、粉煤灰活化和鋼渣活化製備輔助膠凝材料，活化的方法和機理，活化的效果等；與水泥使用過程相關的成果包括高性能水泥水化過程與控制、水泥石結構形成與最佳化、環境行為和破壞機理等，研究開發或者引入了一系列新的研究手段、研究方法和裝備，提升了這方面的研究水平。
本書對“973”項目的主要研究成果進行了總結，按照項目所屬六個課題的順序編章。其中第一課題的成果分成第一章和第二章，其餘課題的內容各成一章。全書由參加項目研究的課題負責人和各個課題的部分學術骨幹編寫。參加初稿編寫的有：陳益民、許仲梓、姚燕、王培銘、張文生、鄧敏、隨同波、沈曉冬、李東旭、胡曙光、施惠生、崔素萍、王玲、管宗甫、郭隨華、張洪滔、王晶、蘭祥輝、楊全兵、馬保國、程新、蘆令超、徐玲玲、呂林女、蘭明章、王亞麗、孫偉、管學茂、劉賢萍、張永娟、陳胡星等。全書由陳益民統稿。
由於作者水平所限，書中男人難免有疏漏之處，敬請讀者指正。
項目首席科學家
陳益民 許仲梓
2008年4月
目 錄
第一章 高膠凝性高阿利特水泥熟料礦物體系的研究
第一節 概述
第二節 高阿利特熟料體系的礦物匹配
一、配料率值對高阿利特熟料燒成的影響
二、高阿利特熟料率值的選擇及控制方法
三、摻陰離子（團）對高阿利特熟料燒成的影響
四、摻陽離子對高阿利特熟料燒成的影響
五、摻加工業廢渣對高阿利特熟料燒成的影響
六、工業廢渣——陰離子團多元複合摻雜對高阿利特熟料燒成的影響
第三節 高阿利特熟料燒成過程分析
一、礦物匹配對液相及高阿利特熟料燒成過程的影響
二、高阿利特熟料摻雜燒成活化能計算分析
三、預燒對高阿利特熟料燒成過程的影響
第四節 高阿利特熟料中阿利特組成和晶體結構
一、雜質離子在阿利特晶體中的缺陷反應分析
二、雜質在阿利特晶體中的固溶量
三、微量組分固溶對阿利特結構的影響
四、燒成和冷卻條件對阿利特晶體結構的影響
五、水泥熟料中的阿利特晶體結構
第五節 高阿利特熟料的物理性能
一、實驗室燒成高阿利特熟料的性能
二、工業規模生產高阿利特熟料及其性能
第六節 研究的主要結論
參考文獻
第二章 含硫鋁酸鹽的高膠凝性矽酸鹽水泥熟料體系的研究
第一節 概述
第二節 硫鋁酸鈣和硫鋁酸鋇鈣單礦物的研究
一、硫鋁酸鈣的形成動力學
二、硫鋁酸鋇鈣單礦物的特性
三、CaF2對硫鋁酸鋇鈣礦物形成機制的影響
第三節 摻加雜質對含硫鋁酸鹽矽酸鹽水泥熟料燒成的影響
一、摻螢石和石膏的影響
二、摻硫酸鋇、螢石和石膏的影響
三、摻鋼渣、螢石和石膏的影響
四、摻CuO的影響
五、摻ZnP的影響
六、Fe2O2含量的影響
第四節 含硫鋁酸鹽矽酸鹽水泥熟料的組成設計和雜質影響
一、組成設計
二、組成設計的熱力學計算
三、So3、Bao及CaF2對熟料煅燒和性能的影響
第五節 含硫鋁酸鹽礦物的矽酸鹽水泥的特性
一、C4 A3S含量快速測定方法
二、含硫鋁酸鹽矽酸鹽水泥性能
三、含硫鋁酸鹽矽酸鹽水泥的水化特性
四、含硫鋁酸鹽矽酸鹽水泥水化特徵及漿體組成、結構與性能
第六節 含硫鋁酸鹽矽酸鹽水泥對粉煤灰的激發作用及機理
一、混合材的反應率
二、C2A3S對粉煤灰的激發作用
三、含硫鋁酸鹽矽酸鹽水泥對粉煤灰激發機理
四、含硫鋁酸鹽矽酸鹽水泥水化過程中矽鋁聚合度
第七節 研究的主要結論
參考文獻
第三章 複合熟料水泥體系
第一節 概述
第二節 矽酸鹽熟料一硫鋁酸鹽熟料複合熟料水泥體系
一、體系的組成與性能
二、原材料對性能的影響
三、粉磨方式對性能的影響
四、體系的水化硬化
五、體系的水化產物
六、矽酸鹽熟料－硫鋁酸鹽熟料複合熟料水泥體系與混合材的複合效果
七、矽酸鹽熟料－硫鋁酸鹽熟料複合熟料水泥製備的混凝土性能
第三節 高貝利特熟料、矽酸鹽熟料和硫鋁酸鹽熟料複合熟料水泥體系
一、不同熟料水泥的組成與來源
二、矽酸鹽熟料－高貝利特熟料複合熟料水泥體系的組成與性能
三、高貝利特水泥和硫鋁酸鹽水泥的複合
四、矽酸鹽熟料－硫鋁酸鹽熟料－高貝利特熟料複合水泥的組成與性能
五、粉磨對複合熟料水泥體系性能的影響
六、高貝利特－矽酸鹽、高貝利特－矽酸鹽－硫鋁酸鹽複合熟料水泥體系的水化硬化
七、複合熟料體系的乾縮和抗侵蝕性能
第四節 矽酸鹽熟料－磷鋁酸鹽熟料複合熟料水泥體系
一、矽酸鹽－磷鋁酸鹽複合熟料水泥複合水泥性能
二、磷鋁酸鹽－矽酸鹽複合熟料水泥水化漿體特徵
三、磷鋁酸鹽－矽酸鹽複合熟料水泥漿體水化動力學和水化機理
四、摻石灰石對矽酸鹽水泥和磷鋁酸鹽水泥性能的影響
參考文獻
第四章 性能調節型輔助膠凝組分
第一節 概述
第二節 煤矸石製備性能調節型輔助膠凝組分
一、煤矸石活化的研究和利用現狀
二、活化煤矸石的結構和機理
三、煅燒煤矸石的活性評價
四、煤矸石製備性能調節型輔助膠凝組分的新技術
第三節 粉煤灰製備性能調節型輔助膠凝組分
一、粉煤灰的活化理論
二、粉煤灰製備性能調節型輔助膠凝組分的新技術
第四節 鋼渣製備性能調節型輔助膠凝組分
一、鋼渣在水泥混凝土中利用的現狀
二、影響鋼渣粉摻合料性能的因素及其機理
三、鋼渣粉對水泥體積安定性的影響
第五節 性能調節輔助膠凝組分的協同複合新技術
一、二元複合
二、三元複合
三、性能調節型複製膠凝組分的顆粒群最佳化
四、複合膠凝效應機理
參考文獻
第五章 高性能水泥的水化過程
第一節 概述
第二節 水泥水化研究方法的新進展
一、水化產物形貌分析
二、水化產物原位X射線定量分析
三、水泥的水化進度和水化程度
第三節 矽酸鹽水泥水化過程的表征
一、矽酸鹽水泥水化產物的形態和結構
二、矽酸鹽水泥的水化季度和程度
第四節 輔助膠凝材料在水化過程中的作用
一、活化煤矸石粉在水化過程中的作用
二、粉煤灰在水化過程中的作用
三、含複合型輔助膠凝材料的水泥水化
第五節 外加劑在水化過程中的作用
一、水化熱
二、溫度對減水劑作用下水泥水化歷程的影響
三、溫度對緩凝劑作用下水泥水化歷程的影響
四、外加劑疊加效應解決環境溫度引發的減水劑適應性問題
五、環境因素作用下外加劑套用的調控機制
第六節 水化進程模型圖
一、水化進程模型及其特徵
二、水化進程模型的意義
參考文獻
第六章 高性能水泥硬化的漿體結構與最佳化
第一節 高性能水泥硬化的漿體結構特徵
一、硬化水泥漿體結構的組成及其演變規律
二、高C3S水泥硬化漿體中各相的組成及定量表征
三、高C3S水泥硬化漿體的結構形成過程和結構模型
四、摻加輔助膠凝材料的高性能水泥硬化漿體的結構
第二節 水泥漿體的結構和性能
一、水泥漿體結構與強度
二、強度模型
三、水泥漿體的抗裂性
四、水泥漿體的化學穩定性
第三節 水泥漿體的收縮特徵與機理
一、試驗用原材料及收縮測試方法
二、水泥漿體的自收縮及影響因素
三、水泥漿體的溫度收縮及影響因素
四、水泥漿體的乾燥收縮及影響因素
第四節 水泥漿體的收縮補償
一、新型膨脹材料的製備技術
二、新型鎂質膨脹材料的膨脹特性及機理
三、新型膨脹材料對水泥漿體收縮的補償
四、不同製備條件下製備的新型膨脹材料的複合作用
五、變溫條件下新型膨脹材料對溫度收縮的補償作用
六、混凝土試件應變
七、化學減縮劑的研究
參考文獻
第七章 高性能水泥基材料的環境行為與失效機理
第一節 概述
第二節 高性能水泥基材料的環境行為
一、滲水、滲氣性能
二、在化學介質作用下的性能
三、在化學介質與荷載協同作用下的性能
四、在凍融循環作用下的性能
五、在凍融循環與化學介質協同作用下的性能
六、在凍融循環、荷載與化學介質協同作用下的性能
七、抗鋼筋鏽蝕性能
第三節 高性能水泥基材料的失效機理
一、在化學介質及其協同作用下的滲透性及腐蝕機理
二、在凍融循環及其協同作用下的失效機理
三、鋼筋鏽蝕失效機理及模型分析
第四節 高性能性能基材料特有組成的耐久性和內部反應的新破壞機理
一、C-S-H凝膠與Ca(OH)2的化學平衡
二、C-S-H凝膠的組成上的穩定區間
三、不同鈣矽比C-S-H凝膠的結構
四、不同鈣矽比C-S-H凝膠的穩定性
五、鹼-集料反應及其機理
六、鹼-矽酸反應抑制機理
七、C-S-H凝膠及其高分辨相
八、低鹼度C-S-H凝膠的持鹼作用
九、高性能水泥基材料抑制鹼-矽酸反應效果及分析
第五節 高耐久性水泥基材料的設計方法與途徑
一、人工神經網路技術對水泥基材料耐久性能的預測模型
二、混合材抑制鹼-矽酸反應評價理論
三、提高水泥基材料工作性、體積穩定性和耐久性的技術途徑
參考文獻
