阿利特的结构与性能研究

本书内容共分十章，包括了阿利特的制备、组成特征、结构与结构表证、水化与产物结构特征、组成结构与性能关系以及熟料中阿利特结构调控与性能优化等。本书研究获得了国际上最准确的晶体结构数据，首次探究了阿利特结构中氧的配位特征，揭示了其高胶凝活性的本质；阐明了离子固溶稳定阿利特多晶态的规律，建立了多离子复合作用稳定阿利特多晶态规律，通过对阿利特晶型的目的性调控，获得了工业生产条件下制备高胶凝硅酸盐水泥熟料的方法。

目录
前言
第1章 阿利特的形成与制备 1
1.1 研究概况 1
1.1.1 热制度对硅酸三钙形成的影响 2
1.1.2 外来离子对阿利特形成的影响 3
1.2 离子单掺阿利特的制备 8
1.2.1 等价置换离子掺杂阿利特的制备 8
1.2.2 异价置换离子掺杂阿利特的制备 9
1.3 多离子复合掺杂阿利特的制备 12
1.3.1 不同种类离子复合对阿利特形成的影响 13
1.3.2 Al2O3 在阿利特中的固溶规律 14
1.3.3 Fe2O3 在阿利特中的固溶及对烧成的影响 15
1.3.4 MgO 对阿利特烧成的影响 17
1.3.5 阴离子(团)——S、P 和F 对阿利特烧成的影响 18
1.4 热处理对阿利特稳定性的影响 22
1.4.1 1250℃以上热处理对阿利特稳定性的影响 22
1.4.2 1250℃以下热处理对阿利特稳定性的影响 23
1.4.3 低温下煅烧MgO 对阿利特形成的影响 23
1.5 本章小结 24
参考文献 25
第2章 阿利特的结构表征 29
2.1 研究概况 29
2.2 不同晶型阿利特的XRD 图谱研究 31
2.3 不同晶型阿利特的红外光谱图研究 34
2.4 纯C3S 的高温拉曼光谱研究 35
2.5 不同晶型阿利特的TEM 研究 36
2.5.1 T1 晶型纯C3S 超晶胞结构 37
2.5.2 M1 晶型超晶胞结构 40
2.5.3 M3 晶型阿利特超晶胞结构 42
2.5.4 R 晶型阿利特晶体结构的研究 43
2.6 本章小结 45
参考文献 45
第3章 阿利特晶体结构的研究 48
3.1 研究概况 48
3.2 三斜(T 晶型)晶系阿利特晶体结构的研究 49
3.2.1 三斜(T 晶型)晶系C3S 微单晶的合成 50
3.2.2 三斜(T 晶型)晶系C3S 晶体结构测定 50
3.3 单斜(M 晶型)和三方(R 晶型)晶系阿利特晶体结构的研究 52
3.3.1 多离子复合掺杂制备M 晶型或R 晶型阿利特微单晶 52
3.3.2 MgO 掺杂制备M 晶型或R 晶型阿利特微单晶 54
3.4 本章小结 56
参考文献 56
第4章 离子固溶稳定阿利特多晶态的规律及机制 58
4.1 研究概况 58
4.1.1 离子在阿利特中的固溶 58
4.1.2 离子固溶对阿利特多晶态的稳定作用 60
4.1.3 离子固溶对阿利特结构参数的影响 61
4.2 离子单掺稳定阿利特多晶态规律探究 62
4.2.1 离子固溶取代规律 62
4.2.2 离子稳定阿利特多晶态规律 63
4.3 离子单掺稳定阿利特多晶态规律验证 64
4.3.1 碱金属掺杂对阿利特亚稳结构的影响 64
4.3.2 MgO 掺杂对阿利特亚稳结构的影响 69
4.3.3 BaO 掺杂对阿利特亚稳结构的影响 71
4.3.4 Al2O3 掺杂对阿利特亚稳结构的影响 76
4.3.5 Fe2O3 掺杂对阿利特亚稳结构的影响 78
4.3.6 阴离子(团)单掺对阿利特亚稳结构的影响 82
4.4 多离子复合掺杂稳定阿利特多晶态规律 88
4.4.1 不同种类离子复合掺杂对阿利特亚稳结构的影响 88
4.4.2 Al2O3 含量对阿利特亚稳结构的影响 92
4.4.3 Fe2O3 含量对阿利特亚稳结构的影响 94
4.4.4 MgO 含量对阿利特亚稳结构的影响 97
4.4.5 阴离子(团)对阿利特亚稳结构的影响 100
4.4.6 不同形式磷酸钙盐对阿利特亚稳结构的影响差异及机制 105
4.5 本章小结 110
参考文献 112
第5章 阿利特的水化及产物结构 116
5.1 研究概况 116
5.1.1 硅酸三钙的水化过程 116
5.1.2 水化产物C-S-H 的结构 118
5.1.3 水化硅酸钙结构模型 121
5.1.4 水化产物的分子动力学模拟 123
5.1.5 水化过程及浆体微结构形成的模拟 123
5.2 不同C/S 水化硅酸钙的结构研究 125
5.2.1 XRD 分析 125
5.2.2 晶体结构TEM 明场相分析 125
5.2.3 SEM 形貌分析 126
5.2.4 XPS 表面键和状态分析 126
5.3 水化硅酸钙的结构模拟 130
5.3.1 初始结构模型创建 130
5.3.2 相互作用势选取及参数设定 133
5.3.3 高温液态体系及无定形水化硅酸钙的制备 136
5.3.4 结构模拟 136
5.3.5 模拟能量统计特征分析 137
5.3.6 模拟结构特征分析 138
5.4 本章小结 144
参考文献 144
第6章 离子固溶对硅酸三钙水化性能的影响 148
6.1 研究概况 148
6.1.1 离子固溶对硅酸三钙易磨性的影响 148
6.1.2 阿利特的热释光性 149
6.1.3 硅酸三钙的水化反应活性及离子固溶的影响 149
6.2 离子单掺对硅酸三钙水化反应活性的影响 151
6.2.1 碱金属掺杂的影响 151
6.2.2 MgO 掺杂的影响 155
6.2.3 Al2O3 掺杂的影响 157
6.2.4 Fe2O3 掺杂的影响 158
6.2.5 阴离子(团)掺杂的影响 160
6.3 离子复合掺杂对阿利特水化反应活性的影响 160
6.3.1 多离子复合掺杂的影响 160
viii 阿利特的结构与性能研究
6.3.2 Al2O3 含量变化的影响 165
6.3.3 Fe2O3 含量变化的影响 168
6.3.4 MgO 含量变化的影响 170
6.3.5 不同磷酸钙盐的影响差异研究 174
6.4 本章小结 175
参考文献 176
第7章 热历史对阿利特结构及活性的影响 178
7.1 研究概况 178
7.2 高于1250℃热处理 178
7.2.1 热处理对阿利特晶体结构的影响 178
7.2.2 热处理对阿利特近程结构的影响 179
7.2.3 热处理对阿利特水化反应活性的影响 180
7.3 低于1250℃热处理 182
7.3.1 热处理对阿利特晶体结构的影响 182
7.3.2 热处理对阿利特近程结构的影响 183
7.3.3 热处理对阿利特水化反应活性的影响 183
7.3.4 热处理阿利特热释光性及与活性关系 185
7.4 冷却制度对阿利特结构及活性的影响 186
7.4.1 冷却制度对阿利特晶体结构的影响 187
7.4.2 冷却制度对阿利特水化反应活性的影响 188
7.5 低温下煅烧MgO 对阿利特结构及活性的影响 189
7.5.1 MgO 对阿利特显微结构的影响 189
7.5.2 MgO 对阿利特晶体结构的影响 190
7.5.3 MgO 对阿利特水化反应活性的影响 191
7.6 本章小结 192
参考文献 193
第8章 阿利特结构中O 的配位环境及与性能的关系 194
8.1 研究概况 194
8.2 不同晶型阿利特中O 的配位环境研究 195
8.2.1 不同晶型阿利特中O 的配位环境 195
8.2.2 离子固溶对阿利特结构中O 配位的影响 198
8.3 MgO 稳定不同晶型阿利特强度性能 200
8.3.1 MgO 掺杂阿利特晶体结构 201
8.3.2 MgO 对阿利特显微结构的影响 201
8.3.3 MgO 对阿利特强度性能的影响 203
8.4 O 配位与阿利特性能的关系探讨 204
8.4.1 O 配位环境特征与早期水化反应活性关系 204
8.4.2 不同O 配位阿利特的强度性能 205
8.5 晶型、组成、O 配位和热历史与阿利特早期水化反应活性 207
8.6 本章小结 208
参考文献 208
第9章 熟料中阿利特晶型调控及熟料性能研究 210
9.1 研究概况 210
9.2 生料的易烧性 210
9.2.1 煅烧温度对游离氧化钙含量的影响 211
9.2.2 煅烧温度对熟料矿物组成的影响 211
9.2.3 煅烧温度对熟料显微结构的影响 212
9.3 不同磷酸钙盐对Ca-Si-Al-Fe 四元熟料组成及结构的影响 214
9.3.1 磷酸钙盐对熟料烧成的影响 215
9.3.2 磷酸钙盐对熟料显微结构的影响 216
9.3.3 磷酸钙盐对熟料组成结构的影响 218
9.3.4 磷酸钙盐对熟料红外光谱的影响 220
9.4 多组分作用下不同磷酸钙盐在熟料中的作用 221
9.4.1 磷酸钙盐对熟料烧成的影响 222
9.4.2 磷酸钙盐对熟料显微结构的影响 222
9.4.3 磷酸钙盐对熟料组成结构的影响 223
9.4.4 磷酸钙盐引入P2O5 的挥发性比较 226
9.4.5 磷酸钙盐对熟料红外光谱的影响 226
9.4.6 磷酸钙盐对熟料水化反应活性的影响 226
9.5 掺磷对熟料强度的影响 228
9.5.1 阿利特单矿 228
9.5.2 化学试剂制备熟料 235
9.5.3 工业原料制备熟料 237
9.6 本章小结 241
参考文献 242
第10章 研究展望 244
附表 246