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作者：张云子;王亚丽;裴天蕊;郑永超;赵思雪;
单位：北京工业大学材料科学与工程学院;北京建筑材料科学研究总院有限公司固废资源化利用与节能建材国家重点实验室;
摘要：为解决普通硅酸盐水泥在生产中存在的高能耗、高排放等问题，利用具有碳化活性的低钙型硅酸钙矿物(CS、C_2S与C_3S_2)替代钙含量高的C3S矿物，不仅能够减少水泥生产中的碳排放，还能够封存CO_2。研究发现，在γ-C_2S低钙体系中掺入β-C_2S能够大幅度提升体系的力学性能。但如何一步烧成最优晶型比例的C_2S矿物，实现γ-C_2S和β-C_2S在体系内的共生成为难点。本工作使用石灰石和砂岩，通过调控煅烧温度，得到了不同比例的γ-C_2S和β-C_2S的低钙水泥熟料，采用热重、X射线衍射、pH值、电导率等测试手段对低钙水泥熟料碳化硬化机理进行了分析。结果表明：γ-C_2S/β-C_2S摩尔比例在0.19～2.63之间，随着γ-C_2S/β-C_2S比例的降低，低钙水泥熟料碳化24h的抗压强度逐渐增加，当煅烧温度为1340℃，γ-C_2S/β-C_2S为0.19时，体系抗压强度可达163.32 MPa。γ-C_2S和β-C_2S存在协同碳化作用，γ-C_2S在碳化过程中放出的热量，促使β-C_2S更易溶解出Ca2+，促进β-C_2S碳化反应的进行，β-C_2S矿物含量较高，体系碳化后可以观察到结晶良好的方解石型碳酸钙，呈现堆叠致密的形貌。
关键词：碳排放;低钙熟料;硅酸二钙;碳化反应
基金资助：国家重点研发计划(2023YFB4204302); 北京金隅“低钙固碳胶凝材料技术开发”项目
