镁镍铝水滑石对水泥基材料固化氯离子性能影响

发布时间：2020-06-30 00:50

【摘要】：氯盐侵蚀环境下的钢筋混凝土耐久性问题一直得到广泛关注,外界环境的氯离子浸入是导致混凝土钢筋锈蚀的主要原因。本项目制备并研究一种新型水滑石类层状化合物用以吸附氯离子,应用于水泥基材料中提高其抗氯离子侵蚀性。本研究采用水热法制备了棒状MgNiAl-LDHs和MgAl-LDHs,比较了MgNiAl-LDHs和MgAl-LDHs的结构形貌、MgNiAl-LDHs和MgAl-LDHs及焙烧产物MgNiAl-LDOs和MgAl-LDOs在水溶液中对氯离子的吸附性能,探讨了不同的pH值、焙烧温度、吸附剂的用量、吸附温度、氯离子溶液浓度条件下MgNiAl-LDOs吸附氯离子的影响,通过氯离子外渗法研究了MgNiAl-LDOs在水泥基材料中固化氯离子能力,分析MgNiAl-LDOs在水泥基材料中固化氯离子的性能。实验结果表明:(1)采用水热法可制备棒状MgNiAl-LDHs和MgAl-LDHs。(2)MgNiAl-LDHs焙烧之后失去层间水和阴离子,层状结构被破坏,在水溶液中重新吸收阴离子之后经过结构重组可以恢复其层状结构,但重建后的结构完整性下降。(3)经过500℃焙烧的MgNiAl-LDHs在投加量为2.0g/L,pH值为8,吸附温度50℃条件下吸附性能最优,最大的平衡吸附量为130.02mg/g。(4)吸附动力学模型表明,MgNiAl-LDOs吸附氯离子过程符合准二级动力学方程;吸附等温线模型表明,吸附氯离子过程符合Langmuir吸附等温模型,理论最大吸附量为130.79mg/g。(5)氯离子浓度为1mol/L、氯盐侵蚀28d条件下,MgNiAl-LDOs替代40%水泥掺入到混凝土中的固化氯离子量为54.1mg/g。MgNiAl-LDOs在水泥基材料中固化氯离子量与侵蚀时间、氯离子浓度、MgNiAl-LDOs的替代量呈正相关。(6)掺入到水泥基材料中的MgNiAl-LDOs重建了水滑石的层状结构,并且形成了不规则的形状。以此研究为基础,推动更多更优新型水滑石类化合物的制备用于改善混凝土抗氯离子渗透性能。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU528
【图文】：

样品,孔容,比表面积,高效吸附剂

图 2.3 MgNiAl-LDHs 样品的 EDS 分析析ET 表征结果列于表 2.3。由表可见，MgNiAl-LDHs别 197.621m2/g 和 102. 822m2/g。可以看出所合成的表面积。通常情况下比表面积较大，吸附能力s 是一种潜在的高效吸附剂。MgNiAl-LDO 和 MgAl径分别为 206.132 m2/g、115.311. m2/g，0.609 mL.72 nm。可见，样品经焙烧后比表面积、孔容和孔径焙烧后，改变了原来结构，引起比表面积、孔容和表 2.3 样品的 BET 表征结果样品mgA/2比表面积（）mLgVm/孔容（）n孔径

SEM图,氯离子浓度,氯离子,层状结构

由图 4.2 分析可得，外界氯离子浓度的增加导致渗入混凝土中的氯离子浓度增加，固化的 MgNiAl-LDOs 量相应增加。当氯离子浓度为 1mol/L，固化氯离子量为 54.1mg/g。由此可知，混凝土中的孔隙率有限，孔隙中氯离子含量饱和，MgNiAl-LDOs 固化性能受到限制，MgNiAl-LDOs 无法充分利用。4.4 SEM 形貌分析初始焙烧镁镍铝水滑石（MgNiAl-LDOs）及其在混凝土试块中吸附氯离子后 MgNiAl-LDOs 的 SEM 扫描电镜图分别如图 4.3、图 4.4 所示，可以看出初始MgNiAl-LDOs 高温焙烧后失去层间结合水和阴离子，棒状层状结构发生弯曲断裂，在吸附氯离子之后，MgNiAl-LDOs 虽然恢复了部分层状结构，但是断裂棒状结构无法恢复，变得短小，且有部分杂质，形状明显不规则，没有了之前的交叉支撑的立体结构。

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