温度对溶液法合成的水化硅酸钙微观结构影响

以四水硝酸钙(Ca(NO3)2·4H2O)和九水硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)为原料,通过溶液法合成(20℃、60℃、80℃、100℃)的水化硅酸钙,采用XRD、SEM、IR、NMR测试方法研究了温度对水化硅酸钙微观结构的影响规律.结果表明:随着温度的升高(20～100℃),水化硅酸钙中(002)、(101)、(110)和(200)晶面间距逐渐减少;当温度由20℃升高到100℃时,水化硅酸钙中硅氧四面体的聚合度增加了55.6％,其微观形貌由无规则聚集体逐渐变成层状.     

纤维素纳米晶对水化硅酸钙微观结构的改性机理

水化硅酸钙(C-S-H)作为水泥基胶凝材料的基因,其结构变化对混凝土宏观性能发展至关重要。为了明确纤维素纳米晶(CNCs)在水泥中的改性机理,采用共沉淀法制备C-S-H凝胶,探讨了CNCs的形态效应及成核效应对C-S-H凝胶结构的影响。基于X射线衍射、透射电子显微镜、纳米压痕以及核磁共振等测试,结果显示CNCs表面携带的羟基(—OH)可络合Ca²⁺,随后与溶液中的SiO₄^2–反应形成C-S-H凝胶,包裹在CNCs周围形成致密的网络结构。CNCs为C-S-H凝胶的沉淀和生长提供了额外的成核位点,促进了C-S-H凝胶聚合度的降低以及链长的缩短,并且显著提升了高密度C-S-H凝胶的含量。     

水化硅酸钙的结构及其变化

基于水化硅酸钙应用范围的扩展和混凝土的发展趋势,阐述了水化硅酸钙结构及其变化的研究进展。详细分析了无机和有机组分等因素对水化硅酸钙存在状态的影响。分析了水化硅酸钙与无机或有机组分间的相互结合原理。同时指出有机组分对水化硅酸钙组成结构的影响,是需要进一步深入研究的课题。     

聚乙烯醇对溶液沉淀法制备的水化硅酸钙纳米结构的影响

通过溶液沉淀法制备了初始钙硅比为1.0～1.7的掺杂PVA的水化硅酸钙(C-S-H-PVA)系列样品,研究了C-S-H-PVA的纳米结构特征.结果表明:PVA的加入增加了C-S-H的层间距,影响了C-S-H的层间结构;C-S-H-PVA样品的Fourier变换红外光谱中出现了CH2/CH伸缩振动峰,29Si核磁共振(NMR)谱中出现了1个Q1峰和2个Q2峰,而且PVA的加入使Q1、Q2峰向更负方向偏移,使Q2/Q1的比值以及硅酸盐链的平均链长(MCL)增长,说明PVA能增加C-s-H结构中的硅氧四面体聚合度.随着钙硅比的增加,C-S-H-PVA样品的29Si NMR谱中Q1、Q2峰的化学位移向正方向偏移,Q2/Q1的比值以及MCL减小,这一变化规律与未掺PVA的C-S-H样品的变化规律类似.     

水化硅酸钙纳米结构研究进展

介绍了水化硅酸钙凝胶(C-S-H)的几种主要结构模型,重点阐述了纳米尺度的凝胶模型及其发展。在纳米凝胶模型中C-S-H是由最小结构单元近似为直径小于5nm的胶束堆积而成。根据胶束堆积密度的差异,C-S-H分为高密度和低密度2种不同的凝胶相。总结了现代微观测试手段对C-S-H纳米模型的验证结果,分析了当前研究存在的问题并对今后研究提出了建议。     

重金属离子对水化硅酸钙结构和形貌的影响

采用碱硅酸盐和钙盐的溶液反应方法,合成初始钙硅比为0.8、1.8的掺杂不同重金属离子的水化硅酸钙(C-S-H).对制备的C-S-H进行了XRD、IR、SEM测试分析,结果表明,掺杂重金属离子的低钙硅比C-S-H凝胶的衍射主峰强度下降,谱峰宽度增加;高钙硅比凝胶中钙和硅氧四面体的化学键遭到破坏,使Ca2+溶出,形成Ca(OH)2晶体;掺杂Pb的高钙硅比C-S-H凝胶,Q2伸缩振动峰向低波数方向偏移,Q1伸缩振动峰的吸收强度增加,硅氧四面体聚合度逐渐降低,链长变短;重金属离子可显著改变低钙硅比C-S-H凝胶形貌,使高钙硅比凝胶呈不规则团块状堆积.     

钙硅比对水热合成水化硅酸钙实验的影响研究

针对钙硅比对水化硅酸钙产品成分与结构影响较大的现象,为了分析这种影响规律,实验过程中按照不同钙硅比配入原料,采用水热合成法制备水化硅酸钙,实验最终得到了钙硅比对产物水化硅酸钙物相微观结构以及聚合度的影响规律.对实验产物进行XRD分析发现,随着钙硅比的升高,分析结果中出现了Tobermorite(托勃莫来石)以及硬钙硅石的相.通过对产物SEM分析发现,随着钙硅比的升高,产物颗粒表面微观结构变得疏松.通过红外分析发现,产物聚合度随着钙硅比的升高而降低.     

无机外加剂中各离子对水化硅酸钙的影响研究进展

近年来,随着混凝土技术的发展,外加剂已成为制备混凝土的重要辅助材料,但外加剂引入的各种离子对水化硅酸钙(C-S-H)的结构及形貌有较大影响.因此综合评述了无机外加剂中不同离子对C-S-H组成、结构及微观形貌的影响:Al3+能够直接参与C-S-H结构的构建;Na+、K+、Cl-可以加速水化反应,促进C-S-H凝胶的生成;...     

不同条件对合成水化硅酸钙结构与性能的影响研究综述

综述了水化硅酸钙的合成方法与合成条件对其结构与性能影响的研究现状,系统分析了不同钙硅比、温度、时间以及干燥条件等因素对水化硅酸钙的分子层结构和表面密度的影响规律,探讨了不同合成条件与水化硅酸钙结构与性能之间的关联度.     

碱金属掺杂对硫硅酸钙水化性能的影响机理

碱金属离子作为水泥原料中常见的杂质离子,其存在会影响熟料矿物结构与性能。采用分析纯试剂合成碱金属掺杂的硫硅酸钙单矿物,借助等温量热仪、综合热分析、扫描电镜和²⁹Si核磁共振等手段,研究了碱金属离子对硫硅酸钙水化活性及力学性能的影响。结果表明：碱金属离子在硫硅酸钙晶体结构中的固溶,能够降低晶体结晶度,形成晶体缺陷,有效提升硫硅酸钙早期水化活性,促进其早期力学性能快速发展。同时,碱金属的掺杂能够改变水化硅酸钙(C–S–H)凝胶等产物的微观形貌及结构。其中,Li₂O掺杂能够稳定絮状形态的C–S–H凝胶,而Na₂O和K₂O掺杂能够诱导C–S–H凝胶纤维状生长。经碱金属掺杂影响,C–S–H凝胶聚合度有所增加,平均硅链长增长。     

掺杂有机大分子水化硅酸钙的孔结构及表面分形特征

用Na2SiO3·9H2O,Ca(NO3)2·4H2O化学纯试剂及聚羧酸类减水剂、脂肪族类减水剂合成了纯水化硅酸钙及掺聚羧酸有机大分子的水化硅酸钙、掺脂肪族有机大分子的水化硅酸钙.用氮吸附法测定了上述水化硅酸钙的孔结构参数,运用Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型、Neimark模型分析了它们的表面分形特征且比较了2种模型计算结果的异同.结果表明:2种有机大分子的插层作用和"开孔"效应使水化硅酸钙的比表面积显著增大;聚羧酸有机大分子有利于水化硅酸钙形成小尺寸中孔,而脂肪族有机大分子有利于水化硅酸钙形成大尺寸中孔.掺聚羧酸有机大分子的水化硅酸钙表面最光滑.由FHH方程和Neimark方程计算得到的结果基本一致.     

掺杂硅酸二钙对硫铝酸钙矿物形成的影响(英文)

借助化学分析方法、X射线衍射、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜研究了硅酸二钙(C2S)对高温物相硫铝酸钙矿物形成过程的影响。结果表明:C2S的掺杂可提高各温度下的固硫率,促进熟料中游离氧化钙(f-CaO)的吸收,增加硫铝酸钙的生成量,降低硫铝酸钙的形成温度,从而改善生料的易烧性;同时可大大降低硫铝酸钙在高温下(≥1350℃)的分解。增大C2S掺量,硫铝酸钙晶粒变小且多,晶体完整且密实。     

超轻微孔硅酸钙绝热材料的显微结构和工艺控制

超轻硅钙绝热材料的固相含量只占整个体积的５％以下,要使如此之少的固相充满全部体积,并成为具有相当强度的刚性体积的材料必须具有纤维状的显微结构。超轻硅酸钙材料实际上是由硬硅钙石纤维状晶体组成的多孔球状团聚体构成。整个材料的气孔率达９５％以上,气孔半径呈多重分布。球状团聚体越大材料越轻。为获得理想的显微结构,需要设计合理的硬硅钙石合成工艺和压滤成型工艺。合成工艺参数包括原料的配比,水热合成反应的温度、     

硅酸钙多孔填料的结构性能研究

本文就乙炔气瓶硅酸钙多孔填料的孔结构及晶体结构分析和热重分析进行了初步探讨,并对国内外现有的几种多孔填料性能进行了评价。     

蒸压硅酸盐混凝土水化产物的分析及其与性能的定量关系

根据水化产物的结晶程度与其比表面大小有关的事实，提出了用比表面反映水化产物的相对结晶度的概念和定义，采用多地线性回归分析方法探讨了水化产物总量，游离Ca(OH)2，水化产物相对结晶度以及孔结构与蒸压硅酸盐混凝土材料的抗压强度，断裂能和碳化深度的定量关系式。研究了化学分析法和X射线衍射定量相分析法对于蒸压硅酸混凝土材料的适用性。结果表明，对于蒸压硅酸盐混凝土，由于作为集料的自然砂占有很大的比例（通常占60％－80％），原材料中含有各种杂质，在工业生产采用的蒸压制度条件下，水化产物的比例相对较小，且结晶不完善，不适宜直接用X射线衍射定量相分析方法分析水化产物，可以采用化学分析方法水化产物总量及游离Ca（OH）2。     

含碱砂对压蒸水化硅酸钙及其制品强度的影响

研究了以碱长石代替部份标准砂配料条件下碱含量对压蒸制品强度的影响。用XRD、DTA、SAXS等方法研究了蒸压产物中的C-S-H凝胶含量、雪硅钙石晶体含量及压蒸制品的相组成;用SEM-EDAX研究了雪硅钙石的形貌和成份。实验结果表明,C-S-H凝胶含量,雪硅钙石晶体含量、大小、形貌、压蒸产物种类以及晶体生长空间等都是影响压蒸制品强度的重要因素,而所有这些因素都与碱含量有关,碱可固溶于雪硅钙石晶体中。     

非晶态硅酸盐微观结构的研究进展

总结了目前对非晶态硅酸盐微观结构的认识。综述了硅酸盐的分子动力学模拟技术的最新发展以及Raman光谱研究的最新结果。在简要叙述了其它的实验研究手段的基础上,将Raman光谱与它们进行了简单比较,阐明了Raman光谱在硅酸盐微观结构研究方面的优越性,总结了该研究领域需要进一步研究的内容。     

水泥基体系中聚羧酸系高效减水剂的化学结构对其性能的影响(英文)

研究了不同结构的聚羧酸系高效减水剂对水泥净浆性能的影响。以马来酸酐和烯丙基聚氧乙烯醚为主要单体,采用自由基聚合方法合成了3种不同分子结构的减水剂。用Fourier变换红外光谱表征减水剂分子的结构。此外,用水泥净浆扩展度、量热测试和吸附率测试分析减水剂对水泥净浆性能的影响。结果表明:具有较低侧链密度、中等电荷密度和最高相对分子质量的减水剂分子表现出最佳分散性能和在水泥颗粒上的最高吸附率,因此具有最强的缓凝作用。     

水合硅酸钙与碱反应机理的探讨

以氢氧化钙和硅酸钠为原料,按照n(CaO)/n(SiO2)=2在100℃合成了水合硅酸钙,并研究了水合硅酸钙在苛性碱或碳酸钠溶液中的反应规律。结果表明:在苛性碱溶液中水合硅酸钙分解率随反应时间的延长而降低,而随着碱浓度的升高而增大;在碳酸钠溶液中水合硅酸钙分解率随着碱浓度的升高,反应时间的延长或温度的升高而增大。分解率大小的比较表明,水合硅酸钙在苛性碱溶液中的稳定性明显大于dηSiO2为水合在碳酸钠溶液中的稳定性。水合硅酸钙在碳酸钠溶液中宏观反应动力学方程可表示为RT[CO32-]1.12,其中:ηSiO2dt=300.97e-30353.76硅酸钙的分解率,t为时间,T为温度。由于表观活化能值较小,因此反应机理不仅与化学反应有关,而且可能也与扩散有关。物相分析结果表明:合成的水合硅酸钙主要以Ca5(SiO4)2(OH)2和Ca5(OH)2Si6O16·4H2O形式存在,与苛性碱反应后,物相未发生明显变化;与碳酸钠溶液反应后,Ca5(OH)2Si6O16·4H2O更容易被分解。