文 献 综 述

一、我国水泥行业现状和发展方向：

水泥作为一种非常重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利工程、道路交通等。我国的水泥产量连续多年稳居世界第一。2009年我国水泥产量达到16.3亿吨，2010年上升到18.8亿吨，2011年中国的水泥产量突破20亿吨达到20.6亿吨^[1]；2012年我国的水泥产量有望突破22亿吨。中国水泥的生产总量超过了世界水泥生产总量的50%；节能减排重要使命对我们水泥研究具有重大意义！围绕水泥生产和应用过程的各个环节开展节能减排和提高水泥性能的基础研究，具有重大意义。

十一五、十二五期间，我国水泥行业及相关技术取得了较快的进步，科技进步创新的步伐明显加快，产业结构得到了优化。然而，我国当前只是水泥大国，世界水泥的加工厂，离水泥强国还有较长的一段路要走。主要体现在：首先，与发达国家相比，我国的水泥产品质量较差，具体表现为低强度等级水泥占有的比例较大（目前中国生产的普通水泥中标号32.5级的低强度水泥占总量的85%，而强度等级42.5及以上只占总量的12%）；其次，我国水泥工业的资源、能源利用率不高，且能耗非常高，生产水泥消耗大量的粘土、石灰石等矿产资源，目前水泥工业的能耗占全国总能耗的4%左右；除此之外，水泥生产过程中产生大量的CO₂对全球气候也有很大的影响。我国CO₂排放量占全球第一，其中水泥工业的CO₂排放量占全国CO₂排放总量的20%，占全世界CO₂排放量的8%，2008年我国单位水泥CO₂排放量为1.22，而发达国家单位水泥CO₂排放量为0.97。

我国国家工业与信息化部指出，目前我国水泥行业出现严重的产能过剩，在控制生产总量的同时需要进一步深化结构调整，因此高品质、低能耗、低成本的先进水泥生产线有较大的发展空间。

二、国内外研究状况

2.1硫铝酸钙介绍

C₄A₃$的形成化学式可写成^[2]：3CaO 3Al₂O₃ CaSO₄#183; 2H₂O→3CaO#183; 3Al₂O₃#183; CaSO₄；最早证明C₄A₃$矿物存在的是Ragozina于1957年在研究CaO-Al₂O₃-SO₃三元体系时发现的。1958年，Klein首次在K型膨胀水泥中检测到C₄A₃$矿物的存在，并认为它的晶体结构与已有的方钠石Na₈[AlSi₃O₄]、蓝方石(Na，Ca)_4-8[[AlSi₃O₄](SO₄)_1-2相似，结构中存在很多易于水分通过的空穴，这也使C₄A₃$容易水化为钙矾石，进而产生体积胀。Halstead P.E等^[3]认为，C₄A₃$矿物具有立方亚晶胞，属等轴晶系，晶胞参数a₀=0.9195nm，X射线衍射特征线的d值为0.376、0.265 和 0.216nm。张丕兴等认为，C₄A₃$矿物属四方晶系，晶胞参数为a₀=b₀=1.303、c₀=0.916、α=β=γ=90#176;，空间群为D⁶2^d-P₄C₂。X射线衍射特征值0.376、0.265和0.217nm。

研究表明，C₄A₃S的晶体结构是以节点相连的铝氧四面体构成的多孔骨架。在骨架中每4个[AlO₄]四面体构成四方环，在平行[001]晶轴方向形成竖井孔，在轴1/4和3/4处分别吊着孤岛式的[SO₄]四面体，在竖井之间的每一个方角处有一对[AlO₄]四面体相连，构成了有6个[AlO₄]四面体连成的方矩形，Ca² 位于[001]晶轴方向形成的竖井孔里，以离子键与[AlO₄]四面体和[SO₄]四面体相连。

C₄A₃$（3CaO#183;3Al₂O₃#183;CaSO₄）的晶体结构是以节点相连的铝氧四面体构成的多孔骨架，空间群P₄C₂，体心立方结构，晶胞参数a=1.839nm；每个晶胞中含有2个分子，Al³ 占据多面体的顶角位置，每条边的中点由O^2-占据，Ca² 位于六边形表面的中心， [SO₃]^2-位于每个晶胞的中心。晶体结构示意图如图1.1所示^[4]。