镁离子对C-S-H、AFt和AFm的作用及产物M-S-H的性能研究
发布时间：2021-09-23 07:18
混凝土服役时会不可避免与地下水、土壤、海水和工业污染等环境中具有侵蚀性的离子接触,被这些离子化学腐蚀,导致水泥水化产物的物相组成和结构发生变化,从而使混凝土发生脱落,缩减正常使用寿命。随着沿海及盐湖地区建设的加快和高性能混凝土的研发,侵蚀性Mg2+对水泥水化产物的作用研究日益重要,本课题研究了Mg2+与水泥主要水化产物的作用及其产物的性能。本文首先采用溶液法分别制备了水化硅酸钙（C-S-H）、钙矾石（AFt）和单硫型水化硫铝酸钙（AFm）,加入饱和Mg2+溶液。研究了Mg2+分别与主要水泥水化产物C-S-H、AFt和AFm的作用,并对其作用产物进行了物相组成、微观结构和官能团聚合程度的分析;其次,对研究中发现的高镁胶凝材料产物——水化硅酸镁（M-S-H）的物相组成、微观结构等进行了探索研究。实验研究得出以下结论:（1）Mg2+与C-S-H反应后的产物为透闪石、M-S-H、方镁石和碳酸钙/镁;随龄期增长产物的硅氧聚合程度增大,且单硅酸结构聚合转换成链状双硅酸盐结构或群结构,Q
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
C-S-H凝胶的Taylor模型演变[18]
第1章绪论3体情况下，衍生出层状类1.4nm托贝莫来石结构和类羟基硅钙石结构[19]。（2）固溶模型：是基于热力学理论的简易C-S-H凝胶模型。可认为两层硅氧四面体链中间存在CaO，其中钙离子和水融入使结构复杂多样化，具体结构如图1.2所示[20]。图1.2C-S-H凝胶的固溶模型[20]Fig1.2SolidsolutionmodelofC-S-H[20]图1.3C-S-H凝胶的Colloid模型[19]Fig.1.3ColloidmodelofC-S-Hgel[19]（3）Colloid模型为纳米结构模型，由于C-S-H凝胶存在直径小于5nm的球状最小结构单元胶束。认为C-S-H凝胶含水的区域包括层间空间、胶粒内孔、小凝胶孔和大凝胶孔，每个区域中存在的水都有其特定的热力学特性，如图1.3所示[19]。（4）纳米结构中介结构假说：具有短程有序、长程无序，在纳米尺寸上结晶或形成微晶[21]。1.2.2C-S-H的研究现状由于水泥水化的产物除C-S-H外，还有AFt、Ca(OH)2等其他物相，且水化产物相互镶嵌，很难直接研究水化过程生成C-S-H的结构及形貌[19,22]。因此，单独制备出高纯度的C-S-H凝胶再对其进行Mg2+的作用研究是可行的。国内外很多学者采用实验合成C-S-H，模拟水泥水化过程中生成该凝胶，再进行后期性能研究。制备C-S-H凝胶的方法主要有：沉淀法、水热合成法、溶液合成法、β-C2S水化反应法和C3S单矿水化反应法，如下所示。（1）沉淀法。以硝酸钙和硅酸钠为原料制备C-S-H，并研究不同分散剂对其性能影响[23]，发现C-S-H微观结构呈类纤维状、类球形堆叠状和团聚锡箔状；且纤维状的C-S-H加入水泥浆体的分散性最好，可缩短浆体的凝结时间，增强早期强度。Suzuki等[24]以Si(OH)4和CaCl2溶液为原料通过沉淀法制备C-S-H，合成的C-S-H呈球形颗粒的附聚物，颗粒是由众多细小板状微晶聚集组成；随Ca/Si比增
第1章绪论3体情况下，衍生出层状类1.4nm托贝莫来石结构和类羟基硅钙石结构[19]。（2）固溶模型：是基于热力学理论的简易C-S-H凝胶模型。可认为两层硅氧四面体链中间存在CaO，其中钙离子和水融入使结构复杂多样化，具体结构如图1.2所示[20]。图1.2C-S-H凝胶的固溶模型[20]Fig1.2SolidsolutionmodelofC-S-H[20]图1.3C-S-H凝胶的Colloid模型[19]Fig.1.3ColloidmodelofC-S-Hgel[19]（3）Colloid模型为纳米结构模型，由于C-S-H凝胶存在直径小于5nm的球状最小结构单元胶束。认为C-S-H凝胶含水的区域包括层间空间、胶粒内孔、小凝胶孔和大凝胶孔，每个区域中存在的水都有其特定的热力学特性，如图1.3所示[19]。（4）纳米结构中介结构假说：具有短程有序、长程无序，在纳米尺寸上结晶或形成微晶[21]。1.2.2C-S-H的研究现状由于水泥水化的产物除C-S-H外，还有AFt、Ca(OH)2等其他物相，且水化产物相互镶嵌，很难直接研究水化过程生成C-S-H的结构及形貌[19,22]。因此，单独制备出高纯度的C-S-H凝胶再对其进行Mg2+的作用研究是可行的。国内外很多学者采用实验合成C-S-H，模拟水泥水化过程中生成该凝胶，再进行后期性能研究。制备C-S-H凝胶的方法主要有：沉淀法、水热合成法、溶液合成法、β-C2S水化反应法和C3S单矿水化反应法，如下所示。（1）沉淀法。以硝酸钙和硅酸钠为原料制备C-S-H，并研究不同分散剂对其性能影响[23]，发现C-S-H微观结构呈类纤维状、类球形堆叠状和团聚锡箔状；且纤维状的C-S-H加入水泥浆体的分散性最好，可缩短浆体的凝结时间，增强早期强度。Suzuki等[24]以Si(OH)4和CaCl2溶液为原料通过沉淀法制备C-S-H，合成的C-S-H呈球形颗粒的附聚物，颗粒是由众多细小板状微晶聚集组成；随Ca/Si比增
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同硫酸盐浓度下钙矾石对Cr离子的固化作用[J]. 王昕,崔素萍,颜碧兰,汪澜,张金山. 建筑材料学报. 2019(06)
[2]QXRD方法定量分析水泥浆体中MgO的水化程度[J]. 翟智皓,段星泽,马婷婷,阮文强,刘猛,张娟,廖建国. 硅酸盐通报. 2019(06)
[3]水胶比对氧化镁膨胀剂的水化程度及膨胀性能的影响[J]. 曹丰泽,阎培渝. 硅酸盐学报. 2019(02)
[4]MgO活性和养护温度对MgO-SiO2-H2O胶凝材料性能的影响[J]. 宋强,胡亚茹,王倩,徐德龙,陈延信. 硅酸盐学报. 2019(02)
[5]氯盐和硫酸盐交互作用下水泥基材料的破坏机理综述[J]. 曹园章,郭丽萍,臧文洁,张健,薛晓丽. 材料导报. 2018(23)
[6]不同形貌水化硅酸钙的制备及其对水泥水化性能的影响[J]. 余林岑,王伟山,郑柏存. 新型建筑材料. 2018(10)
[7]基于硫酸盐腐蚀的混凝土劣化性能研究[J]. 冷鑫. 当代化工. 2018(09)
[8]温度对溶液法合成的水化硅酸钙微观结构影响[J]. 王亚洲,赵青林,周尚群. 硅酸盐通报. 2018(09)
[9]水泥水化产物中钙矾石定量表征方法研究概况[J]. 臧浩宇,刘庆,王俊祥,吕宪俊. 硅酸盐通报. 2018(08)
[10]钙硅比对水热合成水化硅酸钙实验的影响研究[J]. 徐文,武小雷. 硅酸盐通报. 2018(04)
博士论文
[1]MgO-SiO2-H2O胶凝体系的反应机制及应用研究[D]. 李兆恒.华南理工大学 2015
[2]高性能水泥中低Ca/Si的C-S-H凝胶形成及其抑制ASR机理[D]. 魏风艳.南京工业大学 2005
硕士论文
[1]基于分子动力学理论水和离子在掺铝相水泥基材料中的吸附与传输特性研究[D]. 李涛.青岛理工大学 2018
[2]水合硅酸钙镁的水热合成及制备保温隔热材料[D]. 石亮.华南理工大学 2018
[3]水化硅酸钙的制备及其对水泥水化过程的影响[D]. 余林岑.华东理工大学 2018
[4]钙矾石形貌调控及其机理研究[D]. 张金山.中国建筑材料科学研究总院 2017
[5]掺杂聚合物PVA\PAM对水化硅酸钙结构影响研究[D]. 尚占飞.武汉理工大学 2011
[6]水热合成C-S-H超细粉体微观结构分析及接触硬化机理初探[D]. 杨巧.重庆大学 2008
本文编号：3405282
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
C-S-H凝胶的Taylor模型演变[18]
第1章绪论3体情况下，衍生出层状类1.4nm托贝莫来石结构和类羟基硅钙石结构[19]。（2）固溶模型：是基于热力学理论的简易C-S-H凝胶模型。可认为两层硅氧四面体链中间存在CaO，其中钙离子和水融入使结构复杂多样化，具体结构如图1.2所示[20]。图1.2C-S-H凝胶的固溶模型[20]Fig1.2SolidsolutionmodelofC-S-H[20]图1.3C-S-H凝胶的Colloid模型[19]Fig.1.3ColloidmodelofC-S-Hgel[19]（3）Colloid模型为纳米结构模型，由于C-S-H凝胶存在直径小于5nm的球状最小结构单元胶束。认为C-S-H凝胶含水的区域包括层间空间、胶粒内孔、小凝胶孔和大凝胶孔，每个区域中存在的水都有其特定的热力学特性，如图1.3所示[19]。（4）纳米结构中介结构假说：具有短程有序、长程无序，在纳米尺寸上结晶或形成微晶[21]。1.2.2C-S-H的研究现状由于水泥水化的产物除C-S-H外，还有AFt、Ca(OH)2等其他物相，且水化产物相互镶嵌，很难直接研究水化过程生成C-S-H的结构及形貌[19,22]。因此，单独制备出高纯度的C-S-H凝胶再对其进行Mg2+的作用研究是可行的。国内外很多学者采用实验合成C-S-H，模拟水泥水化过程中生成该凝胶，再进行后期性能研究。制备C-S-H凝胶的方法主要有：沉淀法、水热合成法、溶液合成法、β-C2S水化反应法和C3S单矿水化反应法，如下所示。（1）沉淀法。以硝酸钙和硅酸钠为原料制备C-S-H，并研究不同分散剂对其性能影响[23]，发现C-S-H微观结构呈类纤维状、类球形堆叠状和团聚锡箔状；且纤维状的C-S-H加入水泥浆体的分散性最好，可缩短浆体的凝结时间，增强早期强度。Suzuki等[24]以Si(OH)4和CaCl2溶液为原料通过沉淀法制备C-S-H，合成的C-S-H呈球形颗粒的附聚物，颗粒是由众多细小板状微晶聚集组成；随Ca/Si比增
第1章绪论3体情况下，衍生出层状类1.4nm托贝莫来石结构和类羟基硅钙石结构[19]。（2）固溶模型：是基于热力学理论的简易C-S-H凝胶模型。可认为两层硅氧四面体链中间存在CaO，其中钙离子和水融入使结构复杂多样化，具体结构如图1.2所示[20]。图1.2C-S-H凝胶的固溶模型[20]Fig1.2SolidsolutionmodelofC-S-H[20]图1.3C-S-H凝胶的Colloid模型[19]Fig.1.3ColloidmodelofC-S-Hgel[19]（3）Colloid模型为纳米结构模型，由于C-S-H凝胶存在直径小于5nm的球状最小结构单元胶束。认为C-S-H凝胶含水的区域包括层间空间、胶粒内孔、小凝胶孔和大凝胶孔，每个区域中存在的水都有其特定的热力学特性，如图1.3所示[19]。（4）纳米结构中介结构假说：具有短程有序、长程无序，在纳米尺寸上结晶或形成微晶[21]。1.2.2C-S-H的研究现状由于水泥水化的产物除C-S-H外，还有AFt、Ca(OH)2等其他物相，且水化产物相互镶嵌，很难直接研究水化过程生成C-S-H的结构及形貌[19,22]。因此，单独制备出高纯度的C-S-H凝胶再对其进行Mg2+的作用研究是可行的。国内外很多学者采用实验合成C-S-H，模拟水泥水化过程中生成该凝胶，再进行后期性能研究。制备C-S-H凝胶的方法主要有：沉淀法、水热合成法、溶液合成法、β-C2S水化反应法和C3S单矿水化反应法，如下所示。（1）沉淀法。以硝酸钙和硅酸钠为原料制备C-S-H，并研究不同分散剂对其性能影响[23]，发现C-S-H微观结构呈类纤维状、类球形堆叠状和团聚锡箔状；且纤维状的C-S-H加入水泥浆体的分散性最好，可缩短浆体的凝结时间，增强早期强度。Suzuki等[24]以Si(OH)4和CaCl2溶液为原料通过沉淀法制备C-S-H，合成的C-S-H呈球形颗粒的附聚物，颗粒是由众多细小板状微晶聚集组成；随Ca/Si比增
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同硫酸盐浓度下钙矾石对Cr离子的固化作用[J]. 王昕,崔素萍,颜碧兰,汪澜,张金山. 建筑材料学报. 2019(06)
[2]QXRD方法定量分析水泥浆体中MgO的水化程度[J]. 翟智皓,段星泽,马婷婷,阮文强,刘猛,张娟,廖建国. 硅酸盐通报. 2019(06)
[3]水胶比对氧化镁膨胀剂的水化程度及膨胀性能的影响[J]. 曹丰泽,阎培渝. 硅酸盐学报. 2019(02)
[4]MgO活性和养护温度对MgO-SiO2-H2O胶凝材料性能的影响[J]. 宋强,胡亚茹,王倩,徐德龙,陈延信. 硅酸盐学报. 2019(02)
[5]氯盐和硫酸盐交互作用下水泥基材料的破坏机理综述[J]. 曹园章,郭丽萍,臧文洁,张健,薛晓丽. 材料导报. 2018(23)
[6]不同形貌水化硅酸钙的制备及其对水泥水化性能的影响[J]. 余林岑,王伟山,郑柏存. 新型建筑材料. 2018(10)
[7]基于硫酸盐腐蚀的混凝土劣化性能研究[J]. 冷鑫. 当代化工. 2018(09)
[8]温度对溶液法合成的水化硅酸钙微观结构影响[J]. 王亚洲,赵青林,周尚群. 硅酸盐通报. 2018(09)
[9]水泥水化产物中钙矾石定量表征方法研究概况[J]. 臧浩宇,刘庆,王俊祥,吕宪俊. 硅酸盐通报. 2018(08)
[10]钙硅比对水热合成水化硅酸钙实验的影响研究[J]. 徐文,武小雷. 硅酸盐通报. 2018(04)
博士论文
[1]MgO-SiO2-H2O胶凝体系的反应机制及应用研究[D]. 李兆恒.华南理工大学 2015
[2]高性能水泥中低Ca/Si的C-S-H凝胶形成及其抑制ASR机理[D]. 魏风艳.南京工业大学 2005
硕士论文
[1]基于分子动力学理论水和离子在掺铝相水泥基材料中的吸附与传输特性研究[D]. 李涛.青岛理工大学 2018
[2]水合硅酸钙镁的水热合成及制备保温隔热材料[D]. 石亮.华南理工大学 2018
[3]水化硅酸钙的制备及其对水泥水化过程的影响[D]. 余林岑.华东理工大学 2018
[4]钙矾石形貌调控及其机理研究[D]. 张金山.中国建筑材料科学研究总院 2017
[5]掺杂聚合物PVA\PAM对水化硅酸钙结构影响研究[D]. 尚占飞.武汉理工大学 2011
[6]水热合成C-S-H超细粉体微观结构分析及接触硬化机理初探[D]. 杨巧.重庆大学 2008
本文编号：3405282
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