水化硫铝酸钙材料的可控制备研究

发布时间：2017-07-27 11:15

  本文关键词：水化硫铝酸钙材料的可控制备研究

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【摘要】：钙矾石作为水泥基复合材料最主要的膨胀来源,是水泥重要的水化产物之一。但以往对于钙矾石的研究大多通过固相反应法生成钙矾石,以提高水泥的相关性能为主要目的,而较少专注钙矾石自身的性质。本文采用水热法制备纯净的钙矾石,按照控制变量法设计实验,研究钙矾石的水化条件对其晶体结构、微观形貌和热稳定性的影响,补充了相关研究的不足之处,具有重要意义。本文以硫酸铝和氢氧化钙为原料,采用水热法制备钙矾石样品,制备过程严格按照控制变量法要求的实验流程进行。利用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和差示扫描量热仪对实验样品进行表征,观察钙矾石样品在不同反应条件下,其晶体结构、微观形貌和热稳定性产生的变化,以研究水化反应温度、反应时间和反应液p H值等外部条件对产生的钙矾石的影响。研究发现,钙矾石水化反应的外部条件不会对其晶体结构产生影响,但对其微观形貌影响很大。钙矾石的水化反应温度和反应时间的提高均有利于钙矾石晶体的粗化,而在一定程度上,反应液p H值变小则会使钙矾石晶体细化。反应物浓度的高低对钙矾石的晶体结构和微观形貌的影响都很小,说明钙矾石可以进行大规模工业化生产。在实验中,观察到的钙矾石晶体具有细长的针状、短棒状和长杆状等多种不同形貌,尤其在反应液p H值较低时,观察到细长的针状钙矾石发生了扭曲的现象。此外,本文提出了水热法制备钙矾石晶体的最佳工艺参数,同时还发现钙矾石对空气中的二氧化碳十分敏感,碳化是钙矾石的主要污染失效形式。对钙矾石晶体的热稳定性实验则证明:钙矾石在外部环境为50℃以下时,可以保持良好的结构稳定性;外部热处理温度为90℃时,会发生大量失水现象,其晶体结构受到破坏,晶格类型开始向无定型结构转变。但是这种破坏是可逆的,重新加水后,其结构可以恢复。
【关键词】：钙矾石 水热法 晶体结构 微观形貌 热稳定性
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.32
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景及研究目的和意义9-10
• 1.2 钙矾石的形成机理10-11
• 1.3 钙矾石的晶体结构11-13
• 1.3.1 钙矾石晶体的构成11-12
• 1.3.2 钙矾石晶体结构的稳定性12-13
• 1.4 钙矾石晶体的形貌13-15
• 1.5 钙矾石的热稳定性15
• 1.6 钙矾石制备方法的研究15-16
• 1.7 本文研究内容16-18
• 第2章 实验仪器药品及表征方法18-24
• 2.1 实验药品仪器18-19
• 2.2 实验方案19-20
• 2.3 表征分析方法20-24
• 2.3.1 X射线衍射法20-21
• 2.3.2 扫描电子显微镜21-22
• 2.3.3 差热分析22
• 2.3.4 傅里叶变换红外光谱分析22-24
• 第3章 钙矾石晶体结构的研究24-38
• 3.1 引言24-25
• 3.2 钙矾石的XRD表征25-35
• 3.2.1 合成温度对钙矾石结构的影响26-29
• 3.2.2 合成时间对钙矾石结构的影响29-32
• 3.2.3 反应物浓度对钙矶石结构的影响32-33
• 3.2.4 反应液p H值对钙矶石结构的影响33-35
• 3.3 钙矾石晶体结构的红外表征35-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第4章 钙矾石的形貌研究38-51
• 4.1 引言38
• 4.2 反应温度对钙矾石形貌的影响38-42
• 4.3 反应时间对钙矾石形貌的影响42-46
• 4.4 反应物浓度对钙矾石形貌的影响46-47
• 4.5 表面活性剂对钙矾石形貌的影响47-48
• 4.6 反应液p H值对钙矾石形貌的影响48-50
• 4.7 本章小结50-51
• 第5章 钙矾石热稳定性的研究51-60
• 5.1 引言51
• 5.2 钙矾石结构水的分类51-52
• 5.3 钙矾石晶体的量热法分析52-55
• 5.4 钙矾石失水的定量分析55-56
• 5.5 钙矾石热稳定性的表征56-59
• 5.5.1 钙矾石热稳定性的XRD表征57
• 5.5.2 钙矾石热稳定性的红外光谱表征57-59
• 5.6 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-66
• 致谢66

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本文编号：581137