硅率对高阿利特-硫铝酸盐水泥熟料的影响文献综述

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一、我国水泥行业现状及面临的问题

水泥基材料作为生产建设中不可或缺的原材料，为现代国民经济的发展和进步做出的重大贡献。近年来，随着我国经济的快速发展，高速公路、高速铁路等一批大型基础建设项目的实施，房地产市场飞速发展和新农村建设项目的落实，国内市场对水泥仍保持较大的需求。水泥行业作为支撑社会和经济发展的重要基础原材料工业，在挑战中展现出勃勃生机。

我国的水泥产量已经连续 27 年稳居世界第一。2009 年我国水泥产量达到 16.3 亿吨，2010 年这一数字上升到 18.8 亿吨， 2011 年中国的水泥产量突破 20 亿吨达到 20.6 亿吨。 中国水泥的生产总量超过了世界水泥生产总量的 50%。同时，经过十五及十一五期间的迅猛发展，我国水泥生产和应用技术取得了长足的进步，科技改革创新的步伐加快，产业结构也进行了优化^[1]。然而，我国从水泥大国成长为水泥强国还有很长的路要走，仍需努力改进。主要体现在：首先，中国的水泥产品质量与发达国家的相比仍有较大差距，具体表现为低等级水泥占较大比例 （目前中国生产的普通水泥中标号 32.5 级的低端产品约为总量的 85%，而 42.5 级及以上的约占总量的 12%）；其次，我国水泥工业的资源利用率不高，且单位能耗较高，水泥生产消耗大量的粘土、石灰石等矿产资源，目前水泥工业的能耗占全国总能耗的 4%左右；第三，水泥生产中产生大量的 CO₂给国民经济的可持续发展造成了巨大压力。 我国 CO₂排放量占全球第一， 其中水泥工业的 CO₂排放量占全国 CO₂排放总量的 20%，占全世界 CO₂排放量的 8%，2008 年我国单位水泥 CO₂排放量为 1.22，而发达国家单位水泥 CO₂排放量为 0.97^[2,3]。面对水泥工业发展的挑战，要达到节能减排、提高性能的目的，可以通过以下三条途径：（1）提高混凝土耐久性以减少混凝土的需求量； （2）提高水泥使用性能以减少混凝土中水泥的使用量；（3）提高熟料和辅助胶凝材料性能以减少水泥中熟料使用量。

二、硫铝酸盐水泥简介及矿物组成

1908年在法国发表了铝酸盐水泥的专利，并于1908年首先进行工业化生产。经过几十年的发展，已形成包括膨胀水泥、自应力水泥和耐火水泥在内的铝酸盐水泥系列，该系列水泥的特征是其熟料矿物组成以CA为主，由此而赋予水泥具有早强耐火等特殊性能。现在铝酸盐水泥主要用于耐高温浇注材料。在建筑上由于发现其后期强度倒缩而不再使用。

二十世纪70年代，在中国发明了硫铝酸盐水泥。80年代又首创了铁铝酸盐水泥的工业生产。如果说，我们把硅酸盐水泥系列产品通称为第一系列水泥，把铝酸盐水泥系列产品通称第二系列水泥。那么，我们可以把硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥以及它们派生的其它水泥品种通称为第三系列水泥。该系列水泥的矿物组成特征是含有大量的C4A3 矿物。以此与其它系列水泥相区别。并构成了第三系列水泥的早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐蚀、低碱和生产能耗低等基本特点。第三系列水泥在中国已得到广泛应用^[6,8]。

硫铝酸盐水泥是中国建筑材料科学研究院自主研究发明的。2000年，我国硫铝酸盐水泥产量只有67.25万吨。到2005年，我国硫（铁）铝酸盐水泥产量达到了125.3万吨。目前，我国生产硫铝酸盐水泥的企业有30家，全国硫铝酸盐水泥产量基本稳定在125万吨左右。

硫铝酸盐水泥主要是以无水硫（铁）铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成的新型水泥。

表1 硫铝酸盐和铁铝酸盐水泥熟料化学成分与矿物组成