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水泥是当今世界需求量最大的建筑材料,每年全球都会消耗大量的水泥。水泥生产过程中会消耗大量能源和排放CO2,给环境造成负担,寻求降低能耗及CO2排放的有效方法己经迫在眉睫。地聚水泥是采用工业废弃物为主要原材料,在碱性条件下反应生成的一种具有胶凝性能的材料,不仅具有很好的经济与环境效益,而且具备早期强度高、抗冻,耐酸碱腐蚀等优异性能,是一种新型的绿色胶凝材料。从地聚水泥的形成机理出发,研究其胶凝材料的水化性能和水化动力学特征,根据课题组前期研究结果,根据CaO组成占Si02-A1203-CaO三元氧化物摩尔组成体系中的不同比例将其分为低钙体系(CaO含量在0～10%)、中钙体系(CaO含量在10%～40%)和高钙体系(CaO含量在40%～50%)。本文采用矿渣、偏高岭土和硅灰为原料,以NaOH改性的水玻璃作为碱激发剂,在常温下制备地聚水泥,采用TAM Air等温量热仪测定地聚水泥的水化放热速率和放热量,利用水化速率、水化放热量和水化放热峰指标作为地聚水泥水化性能的表征参数,研究碱激发条件对地聚水泥不同含钙体系水化性能的影响规律,探索在Si02-A1203-CaO三元氧化物摩尔组成体系中地聚水泥的放热峰的特征,基于Krostulovic-Dabic和Kondon方程建立地聚水泥的水化动力学模型。组成对地聚水泥水化性能的影响结果表明:随着水玻璃模数的增大,地聚水泥的水化放热量随之减小。相同碱激发条件下,高钙体系的水化放热量>中钙体系的水化放热量>低钙体系的水化放热量。低钙体系只有一个放热峰,中、高钙体系出现第二个放热峰(水玻璃模数1.0～1.6、水玻璃掺量大于50%时)。第I类水化放热曲线(峰数=1)的CaO含量在0%～22%,第Ⅱ类水化放热曲线(峰数=2)的CaO含量在22%～43%,第Ⅲ类水化放热曲线(峰数=3)的CaO含量在43%～50%。正交试验结果表明,影响地聚水泥抗压强度因素主次顺序为CaO含量>水玻璃掺量>水玻璃模数,此时优化方案是C3B3A2,当水玻璃模数1.2,水玻璃掺量90%,CaO含量43%时,地聚水泥的3d抗压强度达到最大值67.85MPa。建立了基于Krostulovic-Dabic的地聚水泥第一个放热峰的水化动力学方程,将地聚水泥的水化过程划分为NG、I和D三个阶段。对于不同的CaO含量下的水化过程,当CaO含量<26%时适用于Krostulovic-Dabic方程,其水化机理都是NG→I→D;而不同含钙体系下的因水玻璃掺量不同导致Krostulovic-Dabic方程的适用范围不同,在低钙体系中,当水玻璃掺量在30%～90%变化时,其水化机理为NG→I→D;中钙体系中水玻璃掺量在30%～50%变化时,其水化机理为NG→I→D;高钙体系中水玻璃掺量仅在30%时,其水化机理为NG→I→D。建立了基于Kondon方程的地聚水泥第二个放热峰的水化动力学过程,地聚水泥的第二个放热峰的水化过程均为扩散过程,且加速期的水化速率最慢。