蒸压养护下硅酸盐制品中硫酸盐存在形态的理论分析

根据蒸压养护对固硫灰渣中水化过程和水化产物的影响研究,借助化学计算手段对加入So42-的托贝莫来石体系进行结构优化和能量计算,并探讨了蒸压石膏(硫酸盐)在CaO-SiO2-Al2O3-CaSO4-H2O五元体系中的存在形态及对五元体系性能的影响.结果表明:蒸压养护后,固硫灰渣中每个托贝莫来石晶胞可进入4个SO42-,晶胞参数发生变化,结构经过优化后达到稳定;SO42-进入晶胞前后的体系能量差AE=-1619.87 keal/mol,有利于托贝莫来石生成.试验结果为蒸压养护下石膏促使CSH(B)转换为托贝莫来石的研究提供了参考.     

养护制度对粉煤灰水化产物的影响

以粉煤灰、生石灰为原料,利用水热合成方法研究了粉煤灰制品在蒸养(在80℃下养护10 h)、蒸压(分别在120、140、160、180℃下养护6 h)两种养护条件下水化产物的矿物组成和微观形貌。利用SEM、XRD、TG-DSC对水化产物的矿物组成和微观形貌进行了表征。结果表明:粉煤灰在不同养护制度下的水化产物种类和形貌有显著变化。蒸汽养护条件下,粉煤灰颗粒表面除了有卷箔状水化硅酸钙外,还有团絮状水化硅酸钙和板状水化石榴石生成;蒸压养护条件下,随着反应温度的升高,卷箔状水化硅酸钙的宽度收缩,结晶度逐渐提高,在160℃时,出现了片状的托贝莫来石。     

725℃煅烧后托贝莫来石的结构和表面形貌变化（英文）

利用微米尺度、无定形二氧化硅与氧化钙制备层间距d(002)为1.13 nm的托贝莫来石,研究了托贝莫来石高温煅烧过程中的结构变化和在725℃时的微结构变化规律。结果表明:725℃煅烧2 h后,部分托贝莫来石形成类单斜链状的硅灰石结构(结晶态)和脱羟基托贝莫来石(无定形态);这种无定型的亚稳状态结构的外貌和托贝莫来石的晶体外貌相似,都是针状、片状的晶体,和大量由片状与针状堆积形成的颗粒状结构;在725℃煅烧温度下,部分微米、亚微米尺度的托贝莫来石转变为单斜链状的硅灰石结构。     

硅酸钠溶液合成托贝莫来石晶须

以硅酸钠为硅质原料,研究了动态水热法合成托贝莫来石的条件及其对产物纯度和形貌的影响。结果表明:硅酸钠和石灰乳直接反应合成的产物主要为针钠钙石;而在苛性碱溶液中反应时,针钠钙石向生成托贝莫来石的方向转化,随苛性碱浓度提高,托贝莫来石生成量增加;加入铝离子且其含量达到钙铝摩尔比为5时,可获得纯的1.1 nm托贝莫来石;溶液中的氯离子可促进晶须生长,当钙氯摩尔比为5时,托贝莫来石晶须的长度为2～13μm,直径为0.2～0.5μm。在优化的合成条件下,以实际含硅碱液为原料,合成出长度为2～10μm、直径为0.2～1.0μm的托贝莫来石晶须。在合成托贝莫来石过程中,苛性碱改变了水化硅酸钙的生成环境,铝离子使硅氧四面体双链无法形成而得到四面体单链,最终合成出纯的1.1 nm托贝莫来石;而氯离子所产生的盐效应促进了托贝莫来石结晶长大,有助于制备组分单一、结晶晶面完整的托贝莫来石晶须。     

木质素磺酸钙对水泥水化的影响

研究了掺加木质素磺酸钙(calcium lignosulfonate,CLS)后水泥净浆体系的水化速度、水化产物生成量,以及硬化水泥石的微观结构及孔隙结构的变化。CLS大幅度延缓了水泥水化放热,降低了水化速度,使3～10h内水泥的水化程度减少,但对1d后的水化程度影响不大且能促进水泥的后期水化。X射线衍射分析表明高掺量CLS促进硬化水泥中生成钙矾石,抑制水化硅酸钙(CSH)的早期生成,但对CSH的后期生成无影响。扫描电镜观察发现：CLS的掺加抑制了水化产物晶体的生长,使CSH凝胶难以形成空间网架,钙矾石晶体变得纤细。随CLS掺量的增加,硬化水泥中总孔隙容积增加,30nm以上的孔隙显著减少,10nm以下的微孔数量大幅度增加,平均孔径减小。掺加CLS的水泥浆体水化产物晶体发育不完全,硬化水泥的孔隙容积明显增加,是硬化水泥28d龄期内抗压强度显著下降的主要原因。     

硅藻土合成片状托贝莫来石及其机理研究

以硅藻土为硅质原料,采用动态水热法合成了具有良好片状结构的托贝莫来石,并研究了原料中铝组分及十二烷基硫酸钠（SDS）对产物形貌的影响及其机理。结果表明：在合成温度为200 ℃、时间为6 h、液固比为20 mL/g、SDS添加量为2.4%、搅拌转速为160 r/min条件下,可以合成出片状结构良好的托贝莫来石产物;以纯二氧化硅为硅源作为对比,当硅藻土作为硅源时,硅藻土中的含铝组分是片状托贝莫来石生成的主要因素之一;铝原子可通过对桥联四面体中硅原子的取代阻碍硅氧四面体双链的生成,进而促使晶体向片状的晶形生长;此外,十二烷基硫酸钠作为一种阴离子型表面活性剂,可与托贝莫来石（001）晶面的H—O发生键合,阻碍晶体在（001）晶面的生长,对片状晶形的生长同样具有促进作用。     

焙烧处理对硅藻土吸/放湿性能的影响

为阐明焙烧过程对硅藻土调湿性能的影响、解析硅藻土孔结构与调湿性能之间的关系,本研究采用静态吸附法测试了硅藻原土及不同温度制度焙烧硅藻土的吸/放湿能力,结果表明,500～700℃焙烧后硅藻土的放湿率高于硅藻原土,吸湿率则低于硅藻原土;焙烧温度提高或时间延长,样品的吸/放湿率均呈下降趋势,800℃长时间焙烧后的降幅尤为明显.扫描电镜(SEM)与X射线衍射(XRD)分析表明,焙烧过程不会显著改变硅藻壳的微观形貌和物相结构;孔结构表征(氮吸附法)发现,500～700℃焙烧处理导致硅藻土的微孔含量降低、中孔含量提高;硅藻土的中孔含量与放湿率之间存在良好的一致性关系,说明中孔的存在是决定硅藻土调湿性能的关键因素.     

水分在托贝莫来石中运动特性的分子动力学模拟研究

水和离子会通过水泥基材料的孔隙进入基体内部,导致一系列有害反应的发生.分子动力学方法(Molecular Dynamics,MD)可以模拟水分和托贝莫来石界面的相互作用,研究水泥基材料内部水分的运动特性.通过计算均方位移函数(Mean Squared Displacement,MSD)发现,托贝莫来石层间水分子的运动速率远小于溶液水分子的.此外,通过径向分布函数(Radial Distribution Function,RDF)和氢键数量计算发现水分子会和托贝莫来石表面形成大量氢键,使水化硅酸钙凝胶层间的水分子排列十分有序.     

工业废渣-石灰-石膏硅酸盐制品的水化产物

本文采用X射线衍射、差热分析、扫描电子显微镜和重液分离等方法,对以工业废渣(粉煤灰、自燃煤歼石、沸腾炉渣、炉渣)为主要原料,掺石灰、石膏的硅酸盐制品,在100℃蒸养和175℃蒸压条件下的水化产物作了鉴定,发现在所有上述制品中,在蒸压条件下形成的水化硅酸钙是结晶较好的托勃莫来石和结晶较差的CSH(B)同时存在的连续相;在蒸养条种下形成CSH(B)。但不论蒸压或蒸养,Al都进入水化硅酸钙的结构中,形成含Al的水化硅酸钙。水化产物的相组成,不仅与反应的温度有很大关系,而且因石灰掺量的不同而有明显差别。在一定范围内提高石灰掺量,对形成托勃莫来石(包括含Al的托勃莫来石)和水石榴石有利。水化硫铝酸钙(包括高硫型和低硫型)只在100℃蒸养条件下存在。     

碱激发矿渣水泥水化C-A-S-H凝胶微观结构的研究

通过核磁共振、扫描电镜和纳米压痕技术研究了普通波特兰水泥和碱激发矿渣水泥水化28 d形成的C-S-H和C-A-S-H凝胶的微观结构.结果表明,波特兰水泥水化形成的C-S-H凝胶的结构主要由5链14 nm的托贝莫来石(60％)和2链硅钙石(40％)组成;碱激发矿渣水泥的主要水化产物是C-A-S-H凝胶,随激发剂的性质不同而具有不同的组成和结构:当激发剂为NaOH溶液(Na2 O含量为矿渣质量的4％)时,形成的C-A-S-H凝胶是介于5链14 nm和14链11 nm的托贝莫来石之间的中间结构;当激发剂为水玻璃溶液(Na2 O含量为矿渣质量的4％)时,C-A-S-H凝胶的结构主要由11链14 nm和14链11 nm的托贝莫来石组成,与NaOH作激发剂一样,以水玻璃作激发剂的碱激发矿渣水泥水化的C-A-S-H凝胶不具有超高密度状态.