了得網建築_水泥低能耗制備與高效應用·國家“973計劃”項目成果專著

編輯推薦

出版《水泥低能耗制備與高效應用·國家“973計劃”項目成果專著》一書，旨在為水泥、混凝土行業和企業的發展提供理論指導和技術支持。本書可供無機非金屬材料專業的學生以及從事水泥、混凝土生產的工程技術人員和有關科研人員閱讀，以及在實際工作中借鋻。

內容簡介

《水泥低能耗制備與高效應用·國家“973計劃”項目成果專著》本書針對水泥低能耗制備與高效應用這一重大產業需求，重點圍繞高介穩阿利特微結構調控及高膠凝性熟料相匹配、熟料分段形成動力學、離心力場中的粉磨動力學與能量傳遞和水泥優化復合與結構穩定性四個關鍵科學問題，全面、繫統地總結了我國水泥領域科學工作者近年來在高介穩阿利特微結構和熟料礦物相組成優化、熟料分段燒成動力學及過程控制、水泥粉磨動力學及過程控制、水泥熟料和輔助性膠凝材料優化復合的化學和物理基礎、復合水泥漿體組成和結構的演變規律以及水泥基材料的產物與結構穩定性及服役行為等方面的研究工作和成果。

**章高介穩阿利特微結構和熟料礦物相組成優化
1.1 C3S晶體結構演變規律與理論模型
1.2 不同結構C3S的水化活性
1.3 阿利特晶體結構調控技術的應用
1.4 水泥熟料礦相組成優化及應用

第二章熟料分段燒成動力學及過程控制
2.1 熟料形成過程的熱力學與動力學理論
2.2 熟料煆燒窯爐技術模擬分析
2.3 多功能耐高溫材料的研制
2.4 新型RSP分解爐的工程設計及示範應用

第三章水泥粉磨動力學及過程控制
3.1 離心力場中粉磨過程的節能機理分析**章高介穩阿利特微結構和熟料礦物相組成優化

1.1 C3S晶體結構演變規律與理論模型

1.2 不同結構C3S的水化活性

1.3 阿利特晶體結構調控技術的應用

1.4 水泥熟料礦相組成優化及應用

第二章熟料分段燒成動力學及過程控制

2.1 熟料形成過程的熱力學與動力學理論

2.2 熟料煆燒窯爐技術模擬分析

2.3 多功能耐高溫材料的研制

2.4 新型RSP分解爐的工程設計及示範應用

第三章水泥粉磨動力學及過程控制

3.1 離心力場中粉磨過程的節能機理分析

3.2 粉磨過程中研磨體運動規律的模擬研究

3.3 影響能量傳遞的粉磨效率試驗與數模回歸研究

3.4 粉磨水泥顆粒特性對水泥性能的影響規律

3.5 酰胺多胺聚羧酸水泥助磨劑的制備和性能研究

第四章水泥熟料和輔助性膠凝材料優化復合的化學和物理基礎

4.1 水泥熟料與輔助性膠凝材料粒度區間與組成、性能的關繫

4.2 復合水泥顆粒群的優化匹配

4.3 水泥熟料與輔助性膠凝材料的優化匹配原則

4.4 低熟料用量、高性能復合水泥的制備

4.5 復合水泥漿體結構穩定性研究

4.6 復合水泥工業化推廣及混凝土試驗研究

第五章復合水泥漿體組成和結構的演變規律

5.1 C-S-H凝膠分子結構和團簇結構的理論計算

5.2 復合水泥漿體中熟料和輔助性膠凝材料水化的NMR表征

5.3 復合水泥漿體中C-S-H凝膠的納微米表征

5.4 復合水泥漿體中水的狀態和孔隙結構表征

5.5 復合水泥漿體的結構模型

5.6 低水膠比下各種輔助性膠凝材料對水泥漿體干縮性能的影響規律

5.7 復合水泥漿體性能的調控

第六章水泥基材料的產物與結構穩定性及服役行為

6.1 水泥基材料水化產物和漿體微觀結構穩定性

6.2 水泥基材料孔結構表征與傳輸機制

6.3 環境條件作用下混凝土的服役性能及壽命預測研究

前言

水泥混凝土面廣量大，是人類社會發展的重要基礎材料之一。水泥工業節能減排和混凝土長壽命使用是水泥混凝土基礎材料可持續發展面臨的重大關鍵問題。科技部於2008年批準立項國家重點基礎研究發展計劃（“973”計劃）“水泥低能耗制備與高效應用的基礎研究”項目(編號：2009CB623100)，該項目針對水泥生產和應用過程的各個主要環節圍繞關鍵科學問題開展以提高水泥性能和節能減排為主要目標的基礎研究，實現水泥科學理論和技術的重大創新，促進水泥工業生產與產品結構調整、提高使用效能、提高能源與資源利用效率。該項目開展六個方面研究工作：（1）高介穩阿利特微結構和熟料礦物相組成與膠凝性的關繫。（2）熟料分段形成動力學及過程控制。（3）離心力場中水泥粉磨動力學與顆粒特性。（4）水泥體繫各組分優化匹配和膠凝性的發揮。（5）復合水泥漿體組成和結構的演變規律及其與性能的關繫。（6）服役條件下水泥基材料的產物與結構穩定性及服役行為。預期在水泥低能耗制備的基礎研究方面取得突破性進展，在水泥高效應用的基礎研究方面取得重要進展，相關研究成果得到工業應用。水泥混凝土面廣量大，是人類社會發展的重要基礎材料之一。水泥工業節能減排和混凝土長壽命使用是水泥混凝土基礎材料可持續發展面臨的重大關鍵問題。科技部於2008年批準立項國家重點基礎研究發展計劃（“973”計劃）“水泥低能耗制備與高效應用的基礎研究”項目(編號：2009CB623100)，該項目針對水泥生產和應用過程的各個主要環節圍繞關鍵科學問題開展以提高水泥性能和節能減排為主要目標的基礎研究，實現水泥科學理論和技術的重大創新，促進水泥工業生產與產品結構調整、提高使用效能、提高能源與資源利用效率。該項目開展六個方面研究工作：（1）高介穩阿利特微結構和熟料礦物相組成與膠凝性的關繫。（2）熟料分段形成動力學及過程控制。（3）離心力場中水泥粉磨動力學與顆粒特性。（4）水泥體繫各組分優化匹配和膠凝性的發揮。（5）復合水泥漿體組成和結構的演變規律及其與性能的關繫。（6）服役條件下水泥基材料的產物與結構穩定性及服役行為。預期在水泥低能耗制備的基礎研究方面取得突破性進展，在水泥高效應用的基礎研究方面取得重要進展，相關研究成果得到工業應用。

該“973”項目由南京工業大學瀋曉鼕教授擔任首席科學家，中國建築材料科學研究總院、南京工業大學、清華大學、華南理工大學、同濟大學為項目主要參加單位，南京大學、濟南大學、鄭州大學、北京工業大學、浙江大學、湖南大學、韶關學院、重慶大學、安徽建築工業學院、哈爾濱工業大學、瀋陽建築大學和河南理工大學為參與單位，共計160餘名水泥混凝土領域學者參加。五年研究工作取得了重要進展，於2013年11月通過科技部驗收。該項目已發表學術論文406篇，申請發明專利38項、授權專利28項，其中2項分別獲得美國、日本和歐洲發明專利，出版7本專著；獲國家技術發明獎二等獎1項、國家科技進步二等獎2項、省部級二等獎5項和三等獎3項；組織召開4次國際學術會議、8次國內學術會議；培養21名博士後、69名博士研究生、243名碩士研究生；既有具有自主知識產權的專利成果，也有具有較高研究深度及學術水平的理論性成果。

研究成果中與水泥低能耗制備相關的成果包括：（1）建立了C3S基本9R模型和原子尺度上晶體結構的表征方法，發現了離子調控規律，發明了阿利特晶體結構的離子調控和熱調控方法，實現了阿利特由M3型向M1型轉變，大幅度提高了熟料膠凝性。對CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-S熟料體繫，發明了硫鋁酸鈣二次合成方法，實現了高含量阿利特和硫鋁酸鈣礦物的共存。（2）研究了熟料分段燒成動力學，開發了一套適合測試和表征微量碳酸鹽分解新生物相反應活性的裝置，建立了產物活性與煆燒制度的關繫，建立了以收縮未反應芯為基礎的硅酸二鈣固相反應模型，建立了堿、氯、硫的揮發循環及控制機理。（3）建立了離心力作用下熟料粉磨動力學方程，掌握了節能效率的影響規律。與水泥高效應用相關的成果包括：（1）建立了硅酸鹽水泥熟料和輔助性膠凝材料復合水泥中水泥熟料和輔助性膠凝材料優化匹配的基本理論，實現使用25％水泥熟料和75%礦渣、粉煤灰、鋼渣等輔助性膠凝材料制備了42.5強度等級復合水泥。（2）闡明了復合水泥漿體孔結構特征，建立了復合水泥漿體組成和結構的演變規律，提出了低收縮、較高強、較低熟料用量的復合水泥制備技術，闡明了其作用機理。（3）提出了低鈣體繫水化結構穩定性的摻合料摻量限值和基於耐久性的低鈣水泥體繫穩定性判據，基於由力學損傷引起的裂紋密度與連通度的相關性建立了基於有效介質理論的帶微裂紋材料的滲透性理論模型，研發了多因素耦合作用下混凝土耐久性評價試驗設備和試驗方法，建立了混凝土損傷和壽命預測模型，指導了國家重大工程的設計與評估驗收。

本書對“973”計劃項目“水泥低能耗制備與高效應用的基礎研究”的主要研究成果進行了論著，按照項目所安排的六個課題順序編章。全書由參加項目研究的課題負責人和部分學術骨干撰寫。**章由瀋曉鼕、張文生、呂憶農和馬素花撰寫，第二章由汪瀾和考洪濤撰寫，第三章由葉旭初撰寫，第四章由餘其俊、馬一平和韋江雄撰寫，第五章由鄧敏和姚武撰寫，第六章由姚燕、王玲和吳浩撰寫。每章的**撰寫人為各課題負責人。全書由瀋曉鼕、馬素花負責統稿，瀋曉鼕負責審核。

由於作者水平有限，書中內容難免有疏漏之處，敬請讀者指正。

瀋曉鼕

2015.8

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