【毕业设计】低碳水泥混凝土的耐久性研究 ㊣ 精品文档 值得下载

二氧化碳排放量最大的就属水泥行业。

又据资料显示，我国不但是世界水泥生产大国，仅去年年的水泥生产量就达到了亿吨，而且还是世界工程开工量最多的国家，且两者皆居世界首位。

未来水泥工业必须严格限制硅酸盐水泥熟料的掺量，所以种新型的低碳胶凝材料的开发很重要。

全世界范围内，仅有的磷石膏得到了循环利用，用于建筑材料农业土壤改良水泥生产的缓凝剂等领域，剩余的作为固体废弃物堆放处理。

未经处理的磷石膏堆放不但占用了大量土地，而且对周边的生态环境如地下水大气土壤等造成严重污染。

本文主要研究以由磷石膏为原料，通过与矿渣钢渣等工业废渣与少量的硅酸盐水泥熟料复合，制备具有较高强度的水硬性胶凝材料磷石膏基水泥，并以其原料制成混凝土，重点研究了混凝土的耐久性。

研究背景和意义当今社会，我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价，这两者之间的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。

这种状况与经济结构不合理增长方式粗放直接相关。

不加快调整经济结构转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。

只有坚持节约发展清洁发展安全发展，才能实现经济又好又快发展。

同时，温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会广泛关注。

进步加强节能减排工作，也是应对全球气候变化的迫切需要。

磷石膏是磷化工企业湿法生产磷酸的工业副产品。

湿法生产磷酸过程中，磷矿石与硫酸按式进行反应，生成磷酸与磷石膏，每生产吨磷酸，将生成约吨磷石膏。

随着我国农业的快速发展和磷肥需求量持续增加，磷化工业也得到快速发展，磷肥产量由年至年几乎增加了倍，年产量按计已经武汉理工大学毕业设计论文达到了万吨，占世界产量的半以上。

如果按磷肥为湿法生产，每吨磷酸生成吨磷石膏计算，我国年磷石膏年生成量已超过万吨。

据磷肥工业协会估计，到年我国将副产万吨磷石膏，磷石膏的累积量将超过亿吨。

而与发达国家相比，我国的磷石膏资源化利用率仅为左右，与世界平均水平尚有很大差距，因此加快磷石膏的资源化利用的研究已刻不容缓。

国内外研究现状磷石膏的排放和堆积，不但占用大量土地，而且造成了严重的环境污染和社会问题。

因此磷石膏的资源化利用，直是国内外学者的研究热点，磷石膏在建筑材料中资源化利用的研究，主要集中在以下几个方面磷石膏作水泥缓凝剂磷石膏中含有超过的，可替代天然石膏作缓凝剂用于生产水泥，但石膏中的可溶性磷有机物等杂质将造成水泥的凝结时间延长和强度降低，国内外许多学者进行了磷石膏的改性了研究。

吴道丽通过实验对比了陆良的原状磷石膏水洗处理磷石膏中和处理磷石膏和中和煅烧处理磷石膏对水泥性能的影响，结果表明，未经处理的原状磷石膏直接作水泥缓凝剂使用，对强度影响不大，但使水泥的凝结时间大幅度延长水洗处理和中和处理磷石膏并不能完全解决凝结时间长的问题，并且使水泥的天强度有所降低中和后经煅烧处理的磷石膏克服了磷石膏作缓凝剂早期强度低的问题，是性能优于天然石膏的缓凝剂。

吕洁将磷石膏通过粉煤灰或矿渣石灰明矾石改性后，替代天然石膏，凝结时间比天然石膏略有延长，但和强度比天然石膏有所提高。

石灰的中和改性虽然能消除可溶性磷对凝结时间的影响，但并不能有效去除磷石膏晶格中吸附的磷，使水泥的凝结时间延长，磷石膏中所含少量有机质成分，也是凝结时间延长的原因。

磷石膏制硫酸联产水泥采用磷石膏制硫酸并联产水泥的设想早在年由英国奥地利等国首先提出，并在年奥地利林茨公司的工厂建成投产硫酸水泥各。

年南非利用该工艺也投产了的生产线。

磷石膏经干燥脱水按所需的，和的比例与焦炭粘土砂子等配料，在中空回转窑内煅烧形成水泥熟料，窑气中的经转化吸收后制得硫酸。

该工艺的关键是保证水泥窑正常煅烧以获得高浓度的窑气及优质的水泥武汉理工大学毕业设计论文熟料。

我国早在年代就开始了磷石膏制硫酸联产水泥的研究，年代末获得工业上的重大突破，目前，我国在鲁北企业集团公司鲁西化工集团阳谷化工厂遵化市化肥厂什邡化肥总厂银山化工集团股份有限公司沈阳化肥总厂青岛东方化工集团股份有限公司等厂建成了套磷石膏制硫酸联产水泥装置，简称四六工程。

磷石膏制硫酸联产水泥，不仅可以节约磷石膏堆场，减少环境污染，而且可以充分利用硫钙资源，硫酸可以循环使用占生产磷酸的萃取用硫酸，同时又可获得良好的建筑材料。

经过近年的生产实践证明，该工艺过程在技术上是可行的。

但由于投资高大部分四六工程的总投资为亿元左右，建设期约年，试生产期约年，生产能耗高，分解不完全转化率低，水泥熟料的热耗高达熟料，远高于般不带余热发电的新型干法窑熟料生产热耗。

而且磷石膏联产水泥的早期强度普遍较低，达不到普通硅酸盐水泥的强度等级等问题，目前大部分联产装置已经停产。

张茜等提出用氢气氧化碳或甲烷替代焦炭处理磷石膏的工艺构想碳化深度碳化深度磷石膏混凝土普通混凝土天图片天图片图混凝土和抗碳化实验图混凝土抗碳化实验武汉理工大学毕业设计论文由实验中磷石膏基混凝土和普通硅酸盐混凝土的碳化深度数据可知，磷石膏基混凝土的和的碳化深度远大于普通硅酸盐水泥混凝土。

磷石膏基混凝土的抗碳化性能不如普通硅酸盐混凝土，其碳化深度随时间延长而增加，直至试样被完全碳化。

结合两种试件的强度可知，强度越高的试样碳化越慢，这是因为试样强度是试样水泥浆体微观结构的宏观表征，强度越高的试样，其微观结构越致密，侵蚀介质越难进入试样内部，碳化发展也越慢。

故在二氧化碳浓度高的条件下，应着重改善磷石膏基水泥的抗碳化性能。

武汉理工大学毕业设计论文混凝土的抗氯离子渗透实验表号和号混凝土的氯离子渗透电通量实验数据电通量∕试样试样二试样三平均值号混凝土号混凝土电流电流电流图号混凝土氯离子渗透电通量实验曲线评定结果为号磷石膏基水泥混凝土的氯离子渗透性很低，抗氯离子渗透能力很强，可用于含有氯离子较多的海水等条件下。

武汉理工大学毕业设计论文电流电流电流图号混凝土氯离子渗透电通量实验曲线评定结果为号普通硅酸盐水泥混凝土的氯离子渗透性低，抗氯离子渗透能力高，亦可用于含有氯离子较多的海水等条件下。

由实验对比数据可知，磷石膏基混凝土的电通量远比普通硅酸盐混凝土的电通量小的多，其氯离子渗透性很低，抗氯离子渗透能力很高。

这是由于普通硅酸盐混凝土的早期强度发展过快，会使混凝土的抗氯离子渗透性能下降。

从天的号混凝土的扫描电镜图可以看出，试样天时物质分布较为疏松，钙矾石以针状结构分布在试样中从中可以看出石膏分布于试样中，周围存在孔洞图中试样中存在裂缝，可能对试样的宏观性能如抗压性能产生影响，使其抗压性能降低，而中可以看出整个试样生成的钙矾石石膏与石英形成片状网络结构并且中间附有孔洞间隙，所以磷石膏基混凝土的早期强度发展较慢，使得混凝土的抗氯离子渗透性能上升。

在工程实际中不能味过高追求早期强度，这会造成混凝土耐久性能的降低。

在混凝土中掺入适量的钢渣粉掺合料，可以明显改善混凝土的抗氯离子渗透性。

武汉理工大学毕业设计论文结论和展望结论本文以磷石膏为主要原料，添加胶凝性材料矿渣和少量碱性激发剂，开发出种新型的水硬性胶凝材料磷石膏基水泥，为磷石膏在建筑材料中的大量资源化利用开辟了个新路径。

通过大量试验，对磷石膏基水泥的组分优化和制备工艺进行了研究，并着重对磷石膏基水泥混凝土的耐久性进行了研究，主要结论如下开发出种以磷石膏为主要原料的新型水硬性胶凝材料大量磷石膏与矿渣复合，并添加适当的碱性激发剂，在适当的原料配合比和工艺条件下，可制备出具有较高强度的水硬性胶凝材料，该材料的早期强度较低，凝结时间慢，但随着水化进行，后期强度能不断增加。

研究了磷石膏基水泥混凝土的耐久性由实验数据分析可知，普通硅酸盐混凝土在模拟自然条件下的干湿循环实验中，对其强度的影响不大。

水灰比为的磷石膏基混凝土在标准养护室的抗压强度为，在模拟自然条件下的干湿循环实验中其抗压强度为，差别不大，水灰比为的混凝土干湿循环实验中对其强度是有影响的。

结论为水灰比为的混凝土在些条件下具有适用性。

其抗碳化能力稍差，所以在二氧化碳浓度较高的场合，应重点改善水泥的抗碳化性能。

由混凝土氯离子电通量实验数据可知，磷石膏基水泥混凝土的氯离子渗透性很低，抗氯离子渗透能力很高，可用于含有氯离子较多的海水等条件下。

展望本论文虽然在大量磷石膏与矿渣碱性激发剂复合制备磷石膏基水泥以及用制备出的磷石膏水泥配制混凝土的研究中取得了定的理论和实验结果，但由于时间有限和实验条件限制，尚有许多问题仍需要进步研究和完善。

在磷石膏基水泥混凝土的耐久性方面进行的试验和研究不够充分。

由于试验进行时间较短，超过年以上的长期性能进行的较少，水泥混凝土耐久性如抗冻性耐高温性能等，还未展开研究，仍需要进步完善。

武汉理工大学毕业设计论文参考文献黄赞，林宗寿磷石膏基水泥的开发研究武汉理工大学吴兆正我国资源化磷石膏的若干建议第三届石膏生产与应用技术交流大会论文集年月，中国，青岛吴道丽磷石膏作为水泥缓凝剂的应用研究环境科学导报吕洁改性磷石膏对水泥性能的实验研究水泥杨淑珍，宋汉唐，杨新亚等磷石膏改性机器做水泥缓凝剂研究武汉理工大学学报，张茜，刘少文等磷石膏制酸新工艺热力学分析化学工程李建锡，余苏等石膏预分解的热分析研究环境工程学报彭家惠，吴丽等磷石膏建筑腻子的配制与性能研究新型建筑材料，彭志辉，彭家惠等二水磷石膏粉煤灰符合胶结材料研究粉煤灰综合利用，周万良，龙靖华等粉煤灰氟石膏水泥复合胶凝材料性能的深入研究建筑材料学报，武汉理工大学毕业设计论文，侯桂华，李伟峰，郭伟等转炉钢渣的显微形貌和矿物相硅酸盐学报，杨南如碱胶凝材料形成的物理化学基础硅酸盐学报，宋海武磷石膏联产水泥硫酸烧成工艺的热耗分析水泥工程武汉理工大学毕业设计论文致谢本文是在水中和教授的悉心指导下完成的。

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在此谨向导师致以深深的谢意和崇高的敬意，此外还要特别感谢陆建鑫师兄田素芳师姐，感谢你们在整个实验过程中耐心细致的指导，你们严谨扎实的科研作风深深影响了我，使我受益匪浅。

感谢与我同步完成毕业设计的郭小童同学，与你共同实验让我感到愉快而充实。

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