固废基硅酸盐水泥熟料矿物相的钠取代倾向
CSTR:
作者:
作者单位:

1.山东大学 岩土与地下工程研究院,山东 济南 250061;2.山东大学 齐鲁交通学院,山东 济南 250003;3.隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室,山东 济南 250002;4.山东省固体废弃物资源化技术创新中心,山东 济南 250061;5.山东大学 土建与水利学院,山东 济南 250061

作者简介:

高益凡(1995—),男,福建莆田人,山东大学博士生。E-mail:sdugyf@126.com

通讯作者:

李召峰(1986—),男,山东商河人,山东大学教授,博士生导师,博士。E-mail:lizf@sdu.edu.cn

中图分类号:

TQ172

基金项目:

山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目(2023ZLGX01);“十四五”国家重点研发计划项目(2022YFB2601900);山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目(2021CXGC010301);山东省竞争性创新平台项目(2023CXPT080);国家自然科学基金资助项目(52309136)


Sodium Incorporation Behavior in Mineral Phases of Solid Waste Based Portland Cement Clinker
Author:
Affiliation:

1.Geotechnical and Underground Engineering Research Institute, Shandong University, Jinan 250061, China;2.School of Qilu Transportation, Shandong University, Jinan 250003, China;3.State Key Laboratory for Tunnel Engineering, Jinan 250002, China;4.Shandong Solid Waste Recycling Technology Innovation Center, Jinan 250061, China;5.School of Civil Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China

Fund Project:

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    摘要:

    采用电石渣、赤泥和硅灰等工业固废制备了固废基硅酸盐水泥熟料(SWCC),研究了Na+在主要熟料相中的掺杂机理。结果表明:SWCC的主要矿物相由68.3%的硅酸二钙(β-C2S)、21.0%的铁铝酸四钙(C4AF)、6.6%的铝酸三钙(C3A)及少量硅酸三钙(C3S)组成,该水泥熟料添加8%脱硫石膏后, 28 d抗压强度为16.7 MPa;Na+容易被熟料中的含铁矿物相固溶,且倾向于取代Ca2+,但难固溶于C2S,尤其难以取代C2S的Si4+;除了Si原子,Na原子与宿主原子(Al、Fe、Ca)形成相同的配位数,仅引起局部结构畸变,这种畸变体现在局部键合结构中,而不是整体晶体变形中。

    Abstract:

    The solid waste based Portland cement clinker (SWCC) prepared by industrial solid wastes such as carbide slag, red mud, and silica fume, were utilized to investigate the doping mechanism of sodium ions in the major clinker phases. The results show that the main mineral phases of SWCC consist of 68.3% belite (β-C₂S), 21.0% brownmillerite (C₄AF), 6.6% tricalcium aluminate (C₃A), and a small amount of alite (C₃S). When 8% desulfurized gypsum is added to this clinker, the 28 d compressive strength reaches 16.7 MPa. Na⁺ is easily incorporated into the iron-containing mineral phases of the clinker, preferentially substituting for Ca²⁺, but exhibites limited solid solubility in C₂S, particularly in replacing Si⁴⁺ in C₂S. Except for Si atoms, Na atoms form the same coordination number as the host atoms (Al, Fe, Ca), inducing only localized structural distortions. These distortions are manifested in the local bonding environment rather than in the overall crystal deformation.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

高益凡,韩瑞凯,李召峰,张健.固废基硅酸盐水泥熟料矿物相的钠取代倾向[J].建筑材料学报,2025,28(6):508-517

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  • 收稿日期:2024-06-19
  • 最后修改日期:2024-12-17
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  • 在线发布日期: 2025-06-29
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