摘 要

Q相（C₆A₄MS）是CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂四元系统中存在的一个稳定相，具有早强高、水化速率快，凝结迅速，后期强度不发生倒缩、耐蚀性良好，具有一定微膨胀性能等优点，并且可以替代水泥熟料中抗硫酸盐侵蚀性较差的Alite矿作为强度来源，同时减少温室气体（二氧化碳）的排放。Q相的这些优点为解决目前普通水泥在海工建设中存在的问题提供了有效的技术途径。

然而，将Q相运用到实际水泥生产中还存在着一些问题，如水泥生产原料中少量元素Fe、Mg等的存在对Q相结构性能的影响。为此，本文研究了氧化铁对Q相熟料烧成及水化性能的影响。采用了XRD、FE-SEM等现代测试技术对不同掺量氧化铁的Q相熟料烧成及其水化性能等从物相组成以及微观角度进行了测定分析，并通过强度测试探究氧化铁的掺入对Q相熟料性能的影响。

本文经实验研究，得出了以下结论：氧化铁的掺入（≤4%）对Q相熟料的烧成有着促进作用；同时，氧化铁的掺入尽管会抑制Q相熟料的早期水化，但有利于促进后期水化程度；并且，Q相水泥熟料具有较高的早期强度，其3d的强度就达到了普通水泥（PO 42.5）28d的强度，氧化铁的掺入虽然不利于Q相早期强度的发展，但对后期强度无不良影响，甚至有利于后期强度的发展。

关键词：Q相水泥 氧化铁 抗压强度 水化

Abstract

Q-phase (C6A4MS) is a stable phase in CaO-MgO-Al2O3-SiO2 quaternary system, which has high strength, fast hydration rate, rapid condensation, no shrinkage of late strength, good corrosion resistance, Micro-expansion properties and other advantages, and can replace the cement clinker sulfate resistance of poor Alite ore as a source of strength, while reducing greenhouse gas (carbon dioxide) emissions. These advantages of Q-phase provide an effective technical way to solve the problems existing in the construction of ordinary cement.

However, there are some problems in applying the Q phase to the actual cement production, such as the influence of the presence of a small amount of Fe, Mg and so on in the cement production raw materials on the Q-phase structure. In this paper, the effect of iron oxide on the firing and hydration properties of Q phase clinker was studied. XRD, FE-SEM and other modern testing techniques were used to determine the Q-phase clinker firing and its hydration properties of different iron oxides from the phase composition and microcosmic angle. The strength of the ferric oxide Effect of incorporation on the performance of Q - phase clinker.

In this paper, the experimental results show that the incorporation of iron oxide (≤ 4%) promotes the firing of Q-phase clinker. At the same time, Although the incorporation of iron oxide can inhibit the early hydrate of Q-phase clinker, the incorporation of iron oxide is conducive to the latter hydrate of the cement phase. Q-phase cement clinker has a high early strength, the 3-day strength of Q-phase is higher than the 28-day strength of ordinary cement (PO 42.5) 28d, although the incorporation of iron oxide is not conducive to the early development of Q-phase strength, but no adverse effects on the late Influence, and even conducive to the development of late strength.

Key Words：cement of Q phase； compression strength；hydrate

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 2

1.1 研究背景 2

1.2 水泥概述 2

1.2.1硅酸盐水泥概述 3

1.2.2.Q相概述 4

1.3 研究目的、意义及内容 5

1.3.1 研究目的意义 5

1.3.2 研究内容 5

第二章 实验与制备 7

2.1原料与配料计算 7

2.1.1原料 7

2.1.2配料计算 7

2.2实验设备 8

2.3实验总流程图 9

2.4Q相熟料的烧成 9

2.4.1 生料制备 9

2.4.2 熟料的煅烧 10

2.5 Q相的测试表征方法 11

2.5.1 生料热分析 11

2.5.2 X射线衍射分析（XRD） 11

2.5.3 Q相熟料中游离氧化钙的滴定 12

2.5.4 抗压强度测试 14

2.5.5 水化热的测定 14

2.5.6 烧失量的测定 15

2.5.7 场发射扫描电子显微分析（FE-SEM） 15

第三章 Q相水泥熟料的性能研究 17

3.1 Q相生料热分析及熟料烧成 17

3.2 Q相熟料矿物的物相分析 20

3.3 熟料中游离氧化钙含量的测定 22

3.4 探究不同氧化铁掺量对熟料水化、硬化的影响 23

3.4.1 水化产物的物相分析（XRD） 23

3.4.2 水化热的测定 25

3.4.3 烧失量的测定 27

3.4.4 氧化铁掺量对强度性能的影响 28

3.4.5 Q相熟料水化的微观分析（FE-SEM） 31

第四章 结论与展望 33

4.1 结论 33

4.2 展望 33

参考文献 35

致谢 37

第一章 绪论

1.1 研究背景

随着科技的不断创新发展，人类正迎来开发海洋、利用海洋的新时代。我国是一个海洋大国，海洋资源的开发和维护主权关系到国民经济发展、国家利益和国土安全，2012年我国更是提出了建设“海洋强国”的目标。然而传统硅酸盐水泥在复杂海洋环境中受离子侵蚀、海浪冲刷、干湿循环、高浓度二氧化碳及微生物腐蚀等因素影响，极易出现过早劣化破坏，与此同时，由于专用水泥基材料的缺乏，国内在海洋工程快速施工、结构修补等方面的能力也明显不足。这些状况均严重制约了我国海洋战略的实施。

在海洋工程建设中，水泥基材料的耐侵蚀性能对混凝土的耐侵蚀有着重要的影响。因此，针对上述传统水泥在海洋服役过程中存在的问题，如何提高水泥基材料在海洋服役环境下抗蚀性等逐渐成为人们关注和研究的热点。为此，研究开发一种适用于不同海洋环境、不同施工要求的高抗蚀、低收缩、高早强快硬水泥基材料显得尤为重要。