含锌化合物对水泥基材料性能的影响及机理研究

发布时间：2020-10-21 11:59

　　 众所周知,在采用水泥基材料对矿产、电镀等工业产生的大量含重金属酸性废水中和沉渣进行固化/稳定化处理或进行综合利用时,由于其中的锌、铅等重金属离子对水泥水化会产生严重缓凝作用,其固化/稳定化处理效率和综合利用率将明显下降。关于锌等重金属离子对水泥基材料的缓凝及其作用机理,目前普遍认为是由于锌离子或氢氧化锌与氢氧化钙反应,生成钙锌水合物,覆盖在水泥颗粒表面,减慢了水分子的扩散速率所致。本文在进一步研究不同锌盐和氢氧化锌对水泥水化缓凝作用规律的基础上,通过“硅花园”、化学合成等方法,研究了硅酸锌和钙锌水合物等的渗透特性,在此基础上,剖析了锌盐与氢氧化钙对水泥基材料的缓凝机理;进一步通过有机-无机复合,制备了一种超缓凝外加剂(NSR),研究了NSR对新拌和硬化水泥基材料性能的影响。研究结果表明:(1)掺锌盐或氢氧化锌对水泥水化均具有明显缓凝作用,掺ZnSO_4和Zn(OH)_2时,其缓凝作用均随掺量增加而明显增强,但掺加Zn(Ac)_2和ZnCl_2时,其缓凝作用随掺量增加呈先增强,后反而有所削弱趋势,其原因可能与Zn(Ac)_2、ZnCl_2与Ca(OH)_2反应形成的Ca(Ac)_2、CaCl_2对水泥水化具有促进作用所致;(2)掺Zn(OH)_2对水泥胶砂抗折强度发展不利,掺量较小时,其对早期抗折强度影响较大,而对后期抗折强度影响甚小;掺量较大时,其对早期和后期抗折强度影响都较大,但掺加Zn(OH)_2可提高水泥胶砂抗压强度。(3)硅花园实验、硅酸锌及化学合成钙锌水合物微观结构分析表明,硅酸锌和钙锌水合物都不具有半透性,但硅酸钙锌具有半透性,由此推测,含锌化合物对水泥基材料缓凝作用的机理可能是由于锌离子部分取代钙离子,形成硅酸钙锌,其半透性有所下降所致;其缓凝作用随锌盐和氢氧化锌掺量增加而越趋显著,则可能是由于随锌离子取代率增大,其半透性逐渐下降,从而导致水分子向颗粒内部的渗透速率逐渐下降所致。(4)将氢氧化锌与有机缓凝剂复合可制备得到超缓凝外加剂,与掺氢氧化锌相比,其缓凝时间大大延长,峰值温度明显下降,且有利于水泥胶砂试件的抗折抗压强度发展,其超缓凝机理有待进一步研究。
【学位单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

图 2-1 自制半绝热水化放热温升测试装置净浆电阻率测试图 2-2 所示的非接触式水泥混凝土电阻率分析仪测试水泥率变化。在测试环境温度控制为（20 2）℃的实验室内，及含锌化合物按水泥净浆制备方法制备好后迅速倒入电阻至预设高度。经过振捣后需保持试样表面平整，为了防止具表面应盖上半圆环形盖子，接口处用胶带密封，并盖上率 30s/次，开始测试。

图 2-1 自制半绝热水化放热温升测试装置3）水泥净浆电阻率测试采用如图 2-2 所示的非接触式水泥混凝土电阻率分析仪测试水泥净浆水化中的电阻率变化。在测试环境温度控制为（20 2）℃的实验室内，将 1600g、640g 水及含锌化合物按水泥净浆制备方法制备好后迅速倒入电阻分析仪的模具中，至预设高度。经过振捣后需保持试样表面平整，为了防止测试期间蒸发，模具表面应盖上半圆环形盖子，接口处用胶带密封，并盖上恒温恒湿罩置采集频率 30s/次，开始测试。

第 2 章 掺含锌化合物对水泥基材料性能的影响6 掺 Zn(OH)2对水泥胶砂强度的影响含锌化合物对水泥胶砂强度影响的研究，选取典型的 Zn(OH)2作为含锌化合的代表。实验中发现，在掺加 Zn(OH)2的情况下，对严重缓凝的试件 24h 之后模会出现脱模断裂现象，且在拆模后水中养护时会出现表面脱落现象（如图 2-8示），故采取待所有第二水化放热峰结束之后，即成型后 4d 拆模，为了得到更的对照空白组，同样使空白组 4d 拆模，并一同置于水中养护至 7d、14d 并测试抗折抗压强度。
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本文编号：2850091