一种建立低碳熟料碳化性能与碳化结构之间关系的方法

技术领域

本发明属于建筑材料分析技术领域，具体涉及一种建立低碳熟料碳化性能与碳化结构之间关系的方法。

背景技术

低碳熟料可直接利用水泥工业中现有的原料和设备进行生产，其主要矿物组成为低钙矿物C

低钙矿物C

同一种低碳熟料在碳化较均匀的条件下，其碳化强度和固碳率具有一定的相关性，即固碳率越高则碳化强度越高；每一个固碳率数据对应了一个碳化强度，但由于低碳熟料种类的变化，使达到同一碳化强度所对应的固碳率存在一定差异，因而无法将不同种类的低碳熟料有效整合到一起用于指导低碳熟料的应用。如何将不同种类的低碳熟料进行整合，找出它们的相关性，并能直观反映低碳熟料的碳化性能，从而促进指导低碳熟料的高效应用，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种能直观反映低碳熟料碳化性能与结构之间关系的方法，通过构建低碳熟料的碳化性能与碳化结构之间的化学计量学关系，能直观反映低碳熟料的碳化性能，并可用于指导不同种类低碳熟料的高效应用。

为达到上述目的，采用的技术方案如下：

一种建立低碳熟料碳化性能与碳化结构之间关系的方法，包括如下步骤：

1)采用压制成型方法确定低碳熟料的最佳水灰比w/c和对应的成型用量c；

2)根据确定的最佳水灰比w/c及成型用量c，将所述低碳熟料进行压制成型，记录所得试块的表观体积V

3)根据上述确定的参数，计算成型低碳熟料体积V

4)建立碳化后抗压强度σ

上述方案中，所述最佳水灰比w/c和成型用量c的确定方法包括：采用压制成型方法，将低碳熟料以不同水灰比在相同成型压力条件下压制成相同规格的成型试样；选择不会被压出水时的最大水灰比为最佳水灰比，此时试样中所包含的低碳熟料质量即为该低碳熟料的成型用量。

进一步地，所述成型压力可选用5～20MPa，保压时间为30～60s。

进一步地，所述成型试样优选为圆柱型试样，对应的直径或高度误差不超过1％。

优选的，所述成型试样采用小尺寸的圆柱型试样，其直径为1～10cm，高度为1～10cm。

上述方案中，步骤2)中所述含水率取值为0～20％，相邻的两个含水率之间间隔0-3％(不含0％)。

上述方案中，所述碳化养护采用的CO

上述方案中，针对圆柱形成型试块的表观体积V

上述方案中，所述成型低碳熟料体积V

上述方案中，所述碳化后形成CaCO

上述方案中，碳化后剩余低碳熟料的体积V

上述方案中，碳化形成CaCO

上述方案中，步骤4)中所述建立碳化强度与碳化后总体积占比的关系为低碳熟料成型干燥至不同含水率碳化、拟合得到的W

上述方案中，所述W

上述方案中，所述低碳熟料中，主要化学成分及其所占质量百分比包括：CaO 40～60％，SiO

进一步地，本发明所述低碳熟料碳化性能与碳化结构之间关系，具体为抗压强度σ

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)碳化强度体的实质是低碳熟料碳化形成CaCO

(2)首次提出基于压制成型方法确定最佳水灰比，该方法可在同等成型压力下提高低碳熟料的成型密实度从而有效提高碳化强度，有助于更好地建立低碳熟料碳化性能与结构之间的关系。

(3)建立关系所选择的数据较准确：碳化需要水作为Ca

(4)建立出的趋势线除可表明碳化强度和碳化后总体积占比之间的关系外，还可一定程度反映碳化的均匀程度：处于趋势线下方则表明碳化足够多但强度低，存在碳化不均匀等问题，需要调整成型条件、碳化条件，或因为使用的低碳熟料容易压实，成型用量过高，导致未碳化的低碳熟料过多，实际碳化的量过少，需要调整低碳熟料的煅烧制备条件；处于趋势线上方则表示采用了较好的配方或工艺条件，使得碳化更均匀，可根据该现象及时寻找原因，进一步指导并优化对应的配方或工艺条件。

附图说明

图1采用实施例1～4所述方案分别拟合得到的W

图2根据实施例1～4所述数据整合并拟合得到的总W

图3对比例1和实施例2～3所述方案分别拟合得到的W

图4采用对比例2所述方案拟合得到的W

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

以下实施例中，CaO的密度ρ

获取不同种类的低碳熟料，本发明实施例所用低碳熟料的化学成分和密度ρ

表1低碳熟料的化学成分和密度

实施例1

一种建立低碳熟料碳化性能与结构之间关系的方法，包括如下步骤：

1)将低碳熟料1以不同水灰比(水灰比0.10-0.30，每个水灰比之间间隔0.01；下同)分别在成型压力10MPa下保压30s压制成直径2cm、高度2cm的圆柱试样，选择不会被压出水时的最大水灰比为最佳水灰比，确定低碳熟料1的最佳水灰比w/c为0.19，此时试样中所包含的低碳熟料1质量即为该低碳熟料的成型用量，测得成型用量c为11.4(g)；

2)采用上述低碳熟料，根据步骤1)所得最佳水灰比、成型用量c、圆柱试样规格和成型工艺参数成型6个试样(试块表观体积V

表2抗压强度和固碳率

3)计算成型低碳熟料体积V

表3数据计算结果

4)选择表3中6组数据的前4组(选择碳化强度小于最大值154.89MPa且固碳率不超过20.691％(22.99％*90％)的数据)，建立W

实施例2

一种建立低碳熟料碳化性能与结构之间关系的方法，包括如下步骤：

1)将低碳熟料2以不同水灰比分别在成型压力10MPa下保压30s压制成直径2cm、高度2cm的圆柱试样，选择不会被压出水时的最大水灰比为最佳水灰比，确定低碳熟料2的最佳水灰比w/c为0.20，此时试样中所包含的低碳熟料2质量即为该低碳熟料的成型用量，测得成型用量c为10.8(g)；

2)采用上述低碳熟料，根据步骤1)所得最佳水灰比、成型用量c、圆柱试样规格和成型工艺参数成型6个试样(试块表观体积V

表4抗压强度和固碳率

3)采用同实施例1所述方法，计算得到的数据如表5所示：

表5数据计算结果

4)选择表5中6组数据的前4组，建立W

实施例3

一种建立低碳熟料碳化性能与结构之间关系的方法，包括如下步骤：

1)将低碳熟料3以不同水灰比分别在成型压力10MPa下保压30s压制成直径2cm、高度2cm的圆柱试样，选择不会被压出水时的最大水灰比为最佳水灰比，确定低碳熟料3的最佳水灰比w/c为0.18，此时试样中所包含的低碳熟料3质量即为该低碳熟料的成型用量，测得成型用量c为11.3(g)；

(2)采用上述低碳熟料，根据步骤1)所得最佳水灰比、成型用量c、圆柱试样规格和成型工艺参数成型6个试样(试块表观体积V

表6抗压强度和固碳率

3)采用同实施例1所述方法，计算得到的数据如表7所示：

表7数据计算结果

4)选择表7中6组数据的前4组，建立W

实施例4

一种建立低碳熟料碳化性能与结构之间关系的方法，包括如下步骤：

1)将低碳熟料4以不同水灰比分别在成型压力10MPa下保压30s压制成直径2cm、高度2cm的圆柱试样选择不会被压出水时的最大水灰比为最佳水灰比，确定低碳熟料4的最佳水灰比w/c为0.14，此时试样中所包含的低碳熟料4质量即为该低碳熟料的成型用量，测得成型用量c为12.7(g)；

2)采用上述低碳熟料，根据步骤1)所得最佳水灰比、成型用量c、圆柱试样规格和成型工艺参数成型6个试样(试块表观体积V

表8抗压强度和固碳率

3)采用同实施例1所述方法，计算得到的数据如表9所示：

表9数据计算结果

4)选择表9中6组数据的前4组，建立W

各实施例的W

对比例1

一种建立低碳熟料碳化性能与结构之间关系的方法，其与实施例1大致相同，不同在于：水灰比w/c选用0.16(该水灰比为常规手段确定的比较好的水灰比)，不采用本发明所述方法确定的最佳水灰比(0.19)，此时的成型用量c为11.2(g)，自然条件下干燥至不同含水率，含水率分别为6.48％、7.66％、8.66％、10.38％、11.90％、13.36％，碳化后得到抗压强度σ

表10抗压强度和固碳率

计算得到的数据如表11所示：

表11数据计算结果

选择表11中6组数据的前4组，建立W

若选择的水灰比为高于最佳水灰比，则部分水分会被压出，压制试样的高度不稳定，且试样会出现粘模具、掉块的现象，无法进行设计。

对比例2

一种建立低碳熟料碳化性能与结构之间关系的方法，其与实施例4大致相同，不同之处在于：选择实施例4表9中6组数据，建立W

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。