硅粉偏高岭土基地聚合物微观结构分析

采用硅粉、偏高岭土和碱激发剂制得硅粉-偏高岭土基地聚合物.应用X射线衍射、扫描电镜-能谱、红外光谱和核磁共振等技术分析硅粉-偏高岭土基地聚合物的化学组成与微观结构,揭示硅粉-偏高岭土基地聚合物具有独特耐久性的原因.结果表明:硅粉-偏高岭土基地聚合物为无定形的碱金属铝硅酸盐胶体,Si/Al摩尔比较高,与硅酸盐水泥水化产物完全不同.加入碱激发剂发生化学反应后,偏高岭土和硅粉中对应于Si-O-Si键非对称伸缩振动的谱带吸收强度减弱,同时向低频率方向移动,铝氧四面体取代Si-O-Si链上部分硅氧四面体.硅粉-偏高岭土基地聚合物中的铝氧四面体和硅氧四面体相互键接构成空间三维网络状结构,从而使其具有优良的耐久性.     

碱矿渣水泥早期反应产物微观结构演化过程

利用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、²⁷Al和²⁹Si魔角旋转固体核磁共振（MAS NMR）以及¹H-²⁹Si魔角旋转交叉极化固体核磁共振（¹H-²⁹Si CPMAS NMR）研究了NaOH激发碱矿渣水泥早期反应产物的演变过程.结果表明：碱矿渣水泥在3~28 d龄期内均能观察到水化硅铝酸钙凝胶（C-A-S-H）、水滑石和单硫型水化硫铝酸钙（AFm）,凝胶产物由复杂的端链硅氧四面体（Q¹）、链状硅氧四面体（Q²）和Al取代的链状硅氧四面体（Q²（1Al））或层状硅氧四面体（Q³（1Al））构成,相对反应程度随龄期延长而增大;随着24 h内早期反应的进行,矿渣水化程度提高,铝硅比增大,铝氧四面体桥氧结构占比增大;矿渣铝氧多面体经历结构解聚、水滑石与AFm层状晶体的形成和Q²（1Al）的形成过程;反应早期24 h内Q²（1Al）迅速发展,水分子与硅氧四面体骨架交联,化学结合水形成,未发现聚合度更大的层状硅氧四面体（Q³）和Q³（1Al）结构,因此0~24 h为C-A-S-H低聚态凝胶形成阶段.     

偏高岭土基土壤聚合物微观机理研究

使用偏高岭土、硅粉和激发剂制备偏高岭土基土壤聚合物,并采用x射线衍射、扫描电镜一能谱和红外光谱等技术手段分析偏高岭土基土壤聚合物的微观结构。x射线衍射图中的衍射峰整体呈弥散状、馒头状,表明终产物为无定形的产物。该无定形产物为碱金属铝硅酸盐,Si／Al摩尔比较高。红外光谱分析表明：加入碱激发溶液发应后,对应于Si-O-Si键非对称伸缩振动的谱带,吸收强度减弱,同时向低频率方向移动,[AlO4]四面体可能取代Si-O-Si链上部分[SiO4]四面体。     

地聚合物早期抗压强度及分子动力学模拟

为了研究原材料的矿物组成对地聚合物早期抗压强度及结构发展的影响规律,开展单因素试验得到了最佳矿物组成取值范围,利用Materials Studio(MS)软件建立了地聚合物凝胶结构模型,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及分子动力学(MD)模拟等手段探究了地聚合物早期抗压强度形成机理.结果表明:CaO和Al2O3摩尔比n(CaO)/n(Al2O3)直接决定了地聚合物早期抗压强度的发展;适当增大n(CaO)/n(Al2O3)可改善地聚合物凝胶内部原子键的结合方式与衍射峰型,形成更加稳定的地聚合物结构.     

Ca(OH)_2对水玻璃-烧煤矸石体系的影响

随着Ca(OH)2掺量的增加,Na水玻璃-烧煤矸石体系的抗压强度先增大后减小,说明一价离子和二价离子之间存在最佳比例组合。XRD分析表明,Ca(OH)2掺量为30%时,体系中存在1个衍射包峰,说明体系中有C-S-A-H无定形物质生成;当Ca(OH)2掺量为50%时,衍射包峰没有出现。Ca2+降低水玻璃-烧煤矸石体系水化产物硅酸盐结构聚合度的原因是由于Ca2+对Si—O键的削弱程度、Ca2+荷电量和链状结构硅氧四面体键合关系所呈现的电性相等以及Ca2+有很强的交换特性。     

粉煤灰地聚合物固封镍的机理研究

采用化学沉积法人工合成了主要成分为Ni(OH)2的镍污泥.采用浸出试验测试了掺与未掺镍污泥粉煤灰地聚合物中硅、铝、镍等的浸出量;采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子谱(XPS)研究了粉煤灰地聚合物固封镍的机理.结果表明:掺入0.25%(质量分数)镍后,粉煤灰地聚合物硅、铝浸出量的比值缩小了将近2个数量级,镍的浸出量仅为5.01 mg/L,镍的固封率达到99.8%(质量分数);掺镍污泥后,粉煤灰地聚合物O1s,Si2p,Al2p和Ni2p结合能都有不同程度的改变;镍污泥的掺入削弱了粉煤灰地聚合物红外光谱主峰的强度;由于Ni2+可参与粉煤灰地聚合物中硅酸的聚合,因此粉煤灰地聚合物非常适合用于固封镍污泥.     

矿物学与烧结砖瓦生产（五）

5粘土矿物的命名、分类及矿床起源从前述也许能够体会到在烧结砖瓦产品的生产过程中及最终产品的性能上,粘土矿物起着至关重要的作用。因此,对主要粘土矿物的结构及结晶化学特征就有必要进行讨论。在粘土矿物的层状结构中(SiO4)四面体彼此以顶角连结成位于一个平面上的六元环。这样的环可向二维空间相互连成无限大的层。其结构可用通式(Si2O5)n来表示。对每一个四面体来说其中三个氧离子与其它四面体连结,而第四个氧离子与金属离子Mg2 、Ca2 、Na 、K 、Li 、Al3 、Fe3 等相连结。在粘土矿物的层状结构中,层内的Si-O键要比层与层之间…     

铝掺杂水化硅酸钙的分子结构和力学性能

通过试验结合分子动力学,模拟研究了Al掺杂影响水化硅铝酸钙（C-A-S-H）的机理.结果表明：Al掺杂对于C-A-S-H凝胶中硅铝氧链链长的影响可等效为同摩尔量Si的影响,但会使C-A-S-H凝胶层间距增加的幅度更大;提高养护温度促进了C-A-S-H凝胶中硅氧四面体的聚合,当养护温度达到80 ℃时,C-A-S-H凝胶的层间距减小,相邻主层上硅铝氧链之间形成了交联结构,部分转变为交联C-A-S-H凝胶,其力学性能大幅度增加;Al掺杂桥接了断裂的硅氧链且形成了硅铝氧长链,提升了C-A-S-H凝胶沿y轴方向的力学性能,对其沿x轴和z轴方向力学性能的影响较小.     

无机矿物聚合物混凝土氯离子渗透性的研究

研究了Ca O含量及n(Si O2)/n(Al2O3)对无机矿物聚合物混凝土氯离子渗透性的影响,通过SEM图对试样进行了微观结构形貌观察,试验结果表明:无机矿物混凝土氯离子渗透性能受Ca O含量和n(Si O2)/n(Al2O3)变化影响明显,其氯离子电通量值随着Ca O含量增加而减小,随着n(Si O2)/n(Al2O3)增大呈现先减小后增大走向。     

矿渣-水泥硬化浆体水化产物结构研究

采用XRD、~(29)Si NMR、纳米压痕以及SEM分析等方法对矿渣-水泥体系的水化产物结构进行研究,结果表明,随着水化龄期的延长,矿渣-水泥体系中的Ca(OH)_2含量呈现先增加后减少的趋势,7 d时Ca(OH)_2含量达到最大,水化14 d后,Ca(OH)_2含量逐渐减少;矿渣-水泥水化浆体中的硅氧四面体结构主要以Q~0、Q~1和Q~2状态存在;部分Al~(3+)取代硅氧四面体中的Si~(4+),生成含Al的C-A-S-H凝胶;矿渣-水泥体系水化3 d时,水化产物主要以LD C-S-H为主,水化28 d后,主要以HD C-S-H以及C-S-H/CH的混合相为主;与纯水泥相比,矿渣-水泥体系中HD C-S-H含量提高,孔隙率降低,结构更为致密。