摘要
推动节能减排、贯彻低碳理念已经成为当今社会重要任务。水泥自问世以来，便被广泛地应用于各类工程领域中，发挥着不可替代的作用，目前需求和使用量仍然很大。水泥生产能耗大且碳排放量高，使用矿物掺合料替代部分水泥，在一定程度上可起到节能减排作用。石灰石粉资源丰富、容易获取、质量稳定且价格低廉，在粉煤灰和矿渣粉等矿物掺合料来源匮乏的地区发挥了很大作用，已广泛用于水泥混凝土中；但众所周知石灰石粉是一种惰性矿物掺合料，在水泥混凝土中的活性不高。本文的目的是，探究通过物理、化学和物理化学协同方式对石灰石粉进行活性提升的技术，为拓宽石灰石粉的应用范围，增加石灰石粉的应用价值提供一定数据支撑。 本论文通过对试件抗压强度、热重和 X射线衍射结果进行测定和分析，探究了不同粒径石灰石粉混掺这种物理改性方式、添加铝相这种化学改性方式和石灰石粉与外添铝相一起粉磨等物理化学协同改性方式提升石灰石粉活性的效果，得到以下主要结论： （1）增加细度等物理手段对增加石灰石粉活性效果有限，颗粒级配优化对石灰石粉活性提升有利。不同粒径的石灰石粉以适当比例进行复掺，可提升石灰石粉活性指数、体系中早期氢氧化钙含量和水泥水化程度。对于活性指数不足 60%的超细石灰石粉而言，超细混掺可以使其活性指数达到 60%，但也仅能达到 60%；而掺入颗粒相对较粗的市用石灰石粉可提高体系抗压强度，当两种超细石灰石粉和市用石灰石粉混掺时，28 d活性指数最大值可达到68%。 （2）掺入偏高岭土时，石灰石粉活性显著增加，适量的铝酸盐熟料矿物也可以提升石灰石粉活性。铝相改性超细石灰石粉时，体系中石灰石粉的反应程度和水化碳铝酸钙生成量高于铝相改性市用石灰石粉。体系抗压强度总体呈现出随偏高岭土含量增加而升高，随铝酸盐熟料矿物含量增加而降低的规律。铝相的加入可以显著提高石灰石粉的活性指数，偏高岭土和铝酸盐熟料矿物改性石灰石粉活性指数最大值分别为86%和72%，对应掺量分别为8%和4%。总体看来，铝相为偏高岭土、掺量为2%时，改性效果相对较好。 （3）相对于石灰石粉与偏高岭土单独磨细后混掺，石灰石粉与偏高岭土混掺磨细，可以明显提高石灰石粉的活性指数。单独磨细混掺时，试件抗压强度随偏高岭土掺量增加而增加。当粉磨时间为 1h 时，单独磨细混掺情况下水泥水化程度和水化碳铝酸钙生成量高于两种材料混磨。但粉磨时间为 2h 或偏高岭土掺量为 2%时，两种材料混掺共磨情况下的试件抗压强度始终高于单独磨细混掺。4%的偏高岭土与石灰石粉混掺并共同磨细1 h时，改性石灰石粉28 d活性指数高达82%。 本文研究结果显示，通过物理、化学和物理化学协同方式对石灰石粉进行活性提升具有一定的技术可行性。相对而言，物理化学协同改性对石灰石粉活性指数提升效果更好。
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