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贝利特-硫铝酸盐水泥有很多有点:早强高强、快速凝固变硬、并且微膨胀低干缩、抗冻抗渗、抗腐蚀性,因此发展前景十分广泛。但是也有部分缺点:在煅烧温度较高的情况下,贝利特-硫铝酸盐水泥容易分解,从而改变熟料在形成的过程中各组分的质量分数,所以在称量熟料时,应该加入多余的石膏,确保贝利特硫铝酸钙可以依照设定的组成形成。另外,石膏会分解出二氧化硫,导致窑衬被破坏,从而污染环境。研究发现,水泥行业是造成空气污染的主要行业之一,因为水泥工业产生的SO2占比空气中SO2总含量3%～4%。因此,贝利特硫铝酸钙的低温烧成方法不仅节约成本,而且保护环境,其低温形成机理研究具有重要意义。首先,本文采用水热合成-低温煅烧法制备了以贝利特(C2S)和硫铝酸钙(C4A3$)为主要矿物的水泥熟料,研究了熟料的煅烧温度,并对熟料矿物组成对贝利特-硫铝酸钙水泥净浆抗压强度进行分析。运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试方法表征煅烧试样及水化产物的矿物组成与机理,并且对水泥的物理力学性能加以表征。其次,贝利特-硫铝酸钙水泥熟料是采用Al2O3、CaO为原料,在1150℃下合成三种中间产物CA、CA2、C12A7。再以矿渣、CaO、Al2O3、硫酸钙为原料,分别掺入10%、15%和20%的三种中间产物CA、CA2、C12A7。采用XRD分析水泥熟料,探究水泥熟料矿物形成是否受铝酸钙影响。对水化试样(3d、7d、14d、28d)进行化学结合水以及Ca(OH)2含量测试,通过SEM表征水泥水化试样微观形貌,以此探究铝酸钙对贝利特-硫铝酸钙水泥试样物理性能是否得到提高。最后,选用矿渣、钢渣和高岭土为原材料低温煅烧BCT水泥熟料,以C2S:C4A3$为55:45作基准,C5S2$分别占比为20%、15%、10%和5%这四种不同配比水热合成前驱体,并在1200℃下烧制BCT水泥熟料。用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),来表征煅烧样品和水合产物的矿物组成和结构。对水泥进行了物理性能和抗压强度测试,并测量其化学结合水与游离氧化钙含量,以研究BCT水泥的最佳配方。结果表明:经95℃水热合成前驱体后,可在1200℃低温下制备出贝利特-硫铝酸钙水泥熟料。结果表明含量为50～55%的C2S,同时C4A3$含量为45～50%的熟料,早期抗压强度好,后期强度也保持稳定的增长,此时的3d抗压强度达到 37.17～37.34MPa,28d 抗压强度达到 62.14～62.94MPa。不同种类的铝酸钙(CA、CA2、C12A7)加入到贝利特-硫铝酸钙水泥原料中,可促进硫铝酸钙矿物的生成,并且煅烧温度在1200～1250℃之间,一步就可形成贝利特-硫铝酸钙水泥。通过XRD对水泥熟料分析,水泥熟料中主要矿物:贝利特(C2S)和硫铝酸钙(C4A3$)已经形成。三种中间产物促进生成硫铝酸钙的效果为C12A7>CA>CA2,中间产物含量越多,促进硫铝酸钙生成的效果越好,对贝利特-硫铝酸钙水泥性能越佳。水泥试样中,当掺20%C12A7时,能够过得较高胡抗压强度。SEM观察该组14d水化试样表明:硫铝酸钙水化生成大量钙矾石,结构致密、相互交错形成骨架,因此该组试样具有很高的早期强度。14d净浆强度达到 62.7MPa,28d 达到 74.4MPa。在BCT水泥三种配方中,CN-1烧制的BCT水泥熟料的抗压强度(C2S:C4A3$:C5S2$为49.5:40.5:10)具有最高的抗压强度,最高为101.23MPa。C5S2$占比20%和15%的配方,28 d水泥抗压强度低于C5S2$占比10%,但也能达到80～90MPa,强度仍然很高,这说明C5S2$的掺入有利于贝利特-硫铝酸盐水泥强度的发展。从水化XRD和SEM图像可以看出,水泥水合生成大量的AFt和Ca(OH)2。证明28d时水泥中C4A3$和C5S2$已经基本水化完全,C2S也已经部分水化,形成C-S-H凝胶和Ca(OH)2。