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水泥基材料是目前用量最大、用途最广的土木工程材料,对国民经济的发展起着重要的作用,但是水泥基复合材料也存在其本身缺陷。比如其韧性差、抗折强度低;在恶劣环境下容易受各种离子的侵入腐蚀,使结构遭到破坏等。虽然这些年许多学者采取各种措施来解决上述问题,比如掺加各种外加剂、矿物细掺料研制高性能混凝土,在一定程度上改善了混凝土的强度和耐久性,但是水泥基材料破坏的根本原因还是在于其结构的致密性低、均匀性差。因此,需要从材料的结构和构造入手,进一步提高水泥基材料的性能,对水泥熟料矿物之间的匹配水化的机理进行研究,控制形成匀质浆体结构的各种因素,生产出结构致密、均匀、耐久性好、使用寿命高的优质混凝土。本文从熟料矿物组成,晶种诱导水泥水化以及熟料的颗粒组成三方面对熟料矿物匹配水化进行了研究,通过控制水泥熟料各矿物相之间的匹配水化,达到控制水化产物形成的速率、形态与尺寸、颗粒分布与堆积情况等,最终控制水泥基材料硬化浆体形成均匀和致密的结构。主要的研究成果及结论如下:1.矿物组成对熟料匹配水化及硬化浆体结构和性能的影响(1)硬化浆体的1d抗压强度总体上与C3A含量相关性较好,但是,当KH=0.87时,与(C3S+C3A)/C4AF比值的相关性更好,相关系数为0.9996。28d强度与C3S含量相关性较好,相关系数为0.9251,但是,当KH=0.87时,与(C3S+C3A)/C4AF的比值相关性更好,相关系数为0.9684,而当KH=0.93时,28d强度与C3S/C2S的比值相关性较好,相关系数为0.9989。90d的强度在KH=0.87时与(C3S+C2S)/C4AF的比值相关性较好,相关系数为0.9998。(2)熟料中C3A的含量是影响1h内水泥水化放热速率的主要因素,当C3A含量相差不大时,C3S的含量对水泥试样的水化放热速率有重要影响;C3S含量对水泥试样30h后的水化速率其重要作用。(3)当熟料四种主要的矿物含量分别为C3S58.6%,C2S17.9%,C3A9.6%,C4AF11.3%时,各熟料间匹配水化好,硬化水泥浆体的平均孔径为9.35μm,最可几孔径为3.15μm,孔隙率为5.29%,90d抗压强度达到135.1MPa,最终形成致密均匀的硬化浆体结构。2.晶种诱导对硬化浆体结构与性能的影响(1)掺加晶种可以提高普通硅酸盐水泥的水化放热速率,对水泥有促凝作用;当掺加晶种的水灰比为0.28,养护56d时,对水泥浆体性能的优化效果最好。(2)掺加晶种优化浆体结构,进而提高试样的抗压、抗折强度,并能确定晶种的最佳掺量为4%。在最佳掺量下,56d龄期的晶种比28d龄期晶种对水泥强度的影响效果更好,能使水泥的3d抗压、抗折强度分别提高13.63%、45.26%,7d抗压、抗折强度分别提高10.29%、17.23%,28d抗压、抗折强度分别提高13.83%、23.03%。3.熟料颗粒组成对硬化浆体和结构与性能的影响合理控制水泥熟料的颗粒组成,使各粒径范围内熟料水化速率匹配,水化产物合理的交织连接在一起,进而可使硬化水泥浆体得到最高的强度与最优的结构。本文中熟料粒径0.4-6μm占28.61%,6-20μm占42.8%,20-40μm占26.2%时熟料矿物匹配水化的较好,硬化浆体强度最高为99.4MPa,其平均孔径为11.9μm,最可几孔径为3.5μm,孔隙率为4.3%。