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随着社会的发展,工程技术要求不断提高,硅酸盐水泥逐渐显示除了自身的不足。
首先,传统硅酸盐水泥熟料是以阿利特作为主导矿物,而该矿物中氧化钙含量高达73.7%,且形成温度在1450℃左右,需要消耗大量的石灰石资源,排放了大量的CO2温室气体。
因此,传统硅酸盐水泥的生产对资源和环境造成了巨大的浪费和污染,不利于社会的可持续发展。
其次是硅酸盐水泥早期水化比较缓慢,凝结时间较长,不利于在一些抢修或紧急工程中使用,且体积稳定性和抗侵蚀性能比较差,降低工程的耐久性,影响结构的安全性,在某些特殊环境中的应用受到一定的限制。
硫铝酸钙-贝利特水泥的烧成热耗和温室气体排放量较低,是一种具有发展前景[1,2,3]的低碳水泥。
但是作为硫源的石膏会在较高的煅烧温度下分解,这使熟料形成过程中各组分的质量分数不断改变,造成熟料难以按照设计的化学计量关系发生反应,进而难以控制熟料的质量,因此熟料配料时需要加入过量的石膏,以保证硫铝酸钙能按照设定的组成形成[4]。
另一方面,石膏分解出的SO2会在窑内产生硫循环,并侵蚀窑衬,还会导致环境污染。
资料表明,水泥行业是空气污染物的主要排放源之一,空气中3%~4%的SO2来自水泥工业[3]。
因此,深入研究硫铝酸钙的低温烧成方法,并探讨其低温形成过程具有意义。
研究表明,通过工业废弃物制备硫铝酸钙-贝利特水泥熟料,利用其中少量外加物有利于烧成温度的降低[1,2,4,5]。
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