文 献 综 述

1 概述

水泥工业作为传统产业，在生产和应用中面临着高环境负荷、高能源资源消耗等突出问题。在全球气候变暖和大力推行低碳经济的背景下，水泥工业是我国碳减排重点关注的领域。总结国内外研究和实践经验，在水泥生产中最大限度使用辅助性胶凝材料（SCMs）是实现水泥工业低碳和可持续发展最重要和有效途径。

石灰石是一种主要由方解石（CaCO3）组成的矿物，其天然资源丰富，分布广泛，容易获得。磨细石灰石粉可以补充混凝土中缺少的细颗粒，增大固体表面积对水体积的比例，从而减少泌水和离析。石灰石粉能和水泥形成柔软浆体，改善混凝土的和易性。大量研究表明，石灰石粉与水泥中的C3A反应生成碳铝酸钙水化物并产生与其它火山灰质矿物粉末不一样的作用或影响，如促进水泥水化、提高早期强度、改善新拌混凝土的流变性等，但石灰石粉在水泥与混凝土中的潜在作用还未完全认识清楚，同时也发现石灰石粉对混凝土耐久性有负面影响。由于石灰石粉主要是一种惰性SCMs，限制了其取代水泥的掺量，一般最佳掺量小于等于10%。最近研究表明石灰石粉与硅铝质SCMs（偏高岭土、粉煤灰）复掺时存在协同作用，方解石与偏高岭土中Al相反应生成碳铝酸钙，显著提高力学强度，同时增大石灰石粉掺量。

白云石是方解石最主要的伴生矿物，在石灰石粉应用过程中不可避免地引入白云石。白云石与石灰石显著不同之处在于，白云石在碱性环境中的活性远高于石灰石，容易发生去白云石化反应，部分含典型白云岩骨料是发生碱-碳酸盐反应导致混凝土膨胀开裂的潜在原因，但白云石以粉料形式掺入水泥混凝土中对性能影响尚未有明确结论。国外的研究发现，白云石粉在水泥基材料的性能接近或优于石灰石粉；提高温度和碱含量显著加速去白云石化反应，生成方解石和水镁石。白云石粉去白云石化反应生成方解石，并且常温下去白云石反应进程太慢，因此选择已石灰石粉作对比研究不同养护温度下白云石粉与偏高岭土复掺对水泥力学性能的影响，这不仅是促进白云石粉高效和安全使用的基础，也是拓展新型SCMs，促进水泥混凝土低碳和可持续发展的迫切需求。

本课题围绕白云石粉与偏高岭土复掺在水泥基材料中力学性能变化，以石灰石粉作对比，考虑不同养护温度下碳酸盐粉与偏高岭土复掺对水泥力学性能影响，研究了不同温度不同比例碳酸盐粉与偏高岭土复掺对水泥力学性能的影响。

2 辅助性胶凝材料（SCMs）

出于经济、技术和生态等方面的原因，辅助性胶凝材料已成为混凝土的第六组分。粉煤灰、硅灰、矿渣及石灰石粉等已广泛地应用于混凝土中，不仅获得了良好的经济效益和环境效应，而且还改善了混凝土的诸多性能。

在混凝土中掺用辅助材料可以赋予混凝土不同的优异性能，这些材料如果用于生产水泥，则称为混合材料；如果直接加入混凝土中，则称为混凝土掺合料或矿物掺合料。不管是哪种添加方式，辅助材料在混凝土中的作用机理都是一样的。因此，可以称之为水泥替代材料或者辅助胶凝材料，通常有助于混凝土强度的获得。实际上在这些材料中，有的具备胶结性，有的具备潜在胶结性，还有一些材料是通过物理作用来提高混凝土的强度。所有的胶凝材料有一共性：它们至少具有和硅酸盐水泥一样的细度，有时还更细。但在其他方面却大有不同，主要取决于它们的来源、化学成分及物理特性（表面结构、密度等）。辅助胶凝材料的掺量有很大不同，有的较低，有的较高，甚至是胶凝材料的主要部分，这取决于其活性的大小。

3 石灰石粉对混凝土的作用