改性硫铝酸盐水泥固化高硼溶液机理研究
发布时间：2021-12-02 05:28
在核电工业迅速发展的过程中,核废液处置问题日益凸显。水泥固化技术凭借其高效的废液固化能力和简易的工艺操作与设备要求,常常被应用于中低放射性核废液的处置过程。我国压水堆核电站常用硼酸控制核反应速率,故而核废液中常含有大量硼酸盐,而硼酸盐类物质在水泥中常用作为缓凝剂,延缓水泥的水化进程,严重影响水泥固化体的性能,现有水泥固化技术无法满足高硼核废液处置需求。因此,本文采用合理的技术手段表征硫铝酸盐水泥在硼溶液中的水化行为,提出水泥高效固化高硼核废液技术配方,使其满足水泥固化体的性能指标。课题以硫铝酸盐水泥作为水泥基胶凝材料,研究总结了硫铝酸盐水泥在硼溶液中的水化规律:水化反应生成层状无定形硼钠钙石,裹覆水泥颗粒表面阻碍水化;氢氧化钙可以调节该水化过程中离子环境,抑制层状硼钠钙石的生成,加快硫铝酸盐水泥在硼溶液中的水化速率,水泥固化体28d抗压强度可达25MPa。此外,论文通过使用不同外加剂即碳酸钠、镁铝层状双氢氧化物和偏硅酸钠等调节固化体的耐久性,经水浸泡42d后强度损失为9.36%,5次冻融循环后强度损失为4.72%。论文采用XRD,FTIR,TG-DTG,SEM,EPMA,微量热等技术手...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水泥及熟料的XRD衍射图谱
14图2-2树脂固化熟料块表面抛光打磨样品（直径=25毫米）2.2.3测试方法（1）水化热测试实验参照GB/T12959-2008《水泥水化热测定方法》进行水化反应热测试，本研究采用美国TAMair型微量热仪，反应控制环境温度25。通过对比硫铝酸盐水泥在纯水和硼溶液中的水化放热速率，评价硼溶液对硫铝酸盐水泥水化放热速率的影响。实验控制纯水或硼溶液与硫铝酸盐水泥质量比为0.6。（2）多晶衍射仪（XRD）物相分析本研究采用德国Brucker公司生产Ｄ8Advance型Ｘ射线衍射仪测定水化产物的物相（铜靶（1.5406），额定输出功率3kW，电压电流稳定度由于±0.005%，管电压40kV，管电流40mA，2θ扫描范围3~67°，可读最小步长0.0001°，角度重现性0.0001°）。主要测试所使用的硫铝酸盐水泥和熟料，以及粉末状熟料在纯水中和硼溶液中经过不同龄期的水化反应产物。实验条件控制纯水或硼溶液与硫铝酸盐水泥熟料粉末质量比为25。测试结果即XRD数据通过Jade6分析软件进行分析，根据不同物相的特征峰线拟合，得到各物相组成结果。（3）TG-DSC综合热分析仪本研究使用NetzschSTA499型热分析仪进行综合热分析。实验在氮气环境中测试，控制升温速率10K/min，选择温度范围为0~1000，温度准确度±0.1。根据不同水化产物在升温条件下的失重量及变化速率，分析硫铝酸盐水泥熟料在不同环境中水化后反应产物的物相。
16另外，实验设置高水灰比（w/c=25）反应条件，研究硼溶液中硫铝酸盐水泥的水化行为，其配比如表2-5所示。表2-5配合比设计（单位：g）水泥液相水10250硼液102502.4水化热力学过程研究图2-3为硫铝酸盐水泥分别在纯水和硼溶液中反应72小时的水化放热曲线。实验所使用的硫铝酸盐水泥在纯水中水化反应放热峰出现在约1.8h和3.2h，该水泥具备早期水化放热速率快，早期放热量高等特点。但硫铝酸盐水泥在硼溶液中反应72小时仍未出现明显的水化放热峰，反应的放热总量极低，甚至接近于零，说明硼溶液严重抑制水泥的水化反应。图2-3硼溶液或水中硫铝酸盐水泥水化放热速率和放热总量2.5水化产物与微观结构分析图2-4为硫铝酸盐水泥熟料在纯水中经不同龄期的水化反应产物XRD衍射图谱。在熟料的水化反应1天内，主要反应为无水硫酸钙的溶解，以及钙矾石的生成，此外还有部分单硫型硫铝酸钙生成。由于反应生成的氢氧化铝以无定形态存在，故在XRD图谱分析中无明显的特征峰线。水化反应3天后，早期生
本文编号：3527823
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水泥及熟料的XRD衍射图谱
14图2-2树脂固化熟料块表面抛光打磨样品（直径=25毫米）2.2.3测试方法（1）水化热测试实验参照GB/T12959-2008《水泥水化热测定方法》进行水化反应热测试，本研究采用美国TAMair型微量热仪，反应控制环境温度25。通过对比硫铝酸盐水泥在纯水和硼溶液中的水化放热速率，评价硼溶液对硫铝酸盐水泥水化放热速率的影响。实验控制纯水或硼溶液与硫铝酸盐水泥质量比为0.6。（2）多晶衍射仪（XRD）物相分析本研究采用德国Brucker公司生产Ｄ8Advance型Ｘ射线衍射仪测定水化产物的物相（铜靶（1.5406），额定输出功率3kW，电压电流稳定度由于±0.005%，管电压40kV，管电流40mA，2θ扫描范围3~67°，可读最小步长0.0001°，角度重现性0.0001°）。主要测试所使用的硫铝酸盐水泥和熟料，以及粉末状熟料在纯水中和硼溶液中经过不同龄期的水化反应产物。实验条件控制纯水或硼溶液与硫铝酸盐水泥熟料粉末质量比为25。测试结果即XRD数据通过Jade6分析软件进行分析，根据不同物相的特征峰线拟合，得到各物相组成结果。（3）TG-DSC综合热分析仪本研究使用NetzschSTA499型热分析仪进行综合热分析。实验在氮气环境中测试，控制升温速率10K/min，选择温度范围为0~1000，温度准确度±0.1。根据不同水化产物在升温条件下的失重量及变化速率，分析硫铝酸盐水泥熟料在不同环境中水化后反应产物的物相。
16另外，实验设置高水灰比（w/c=25）反应条件，研究硼溶液中硫铝酸盐水泥的水化行为，其配比如表2-5所示。表2-5配合比设计（单位：g）水泥液相水10250硼液102502.4水化热力学过程研究图2-3为硫铝酸盐水泥分别在纯水和硼溶液中反应72小时的水化放热曲线。实验所使用的硫铝酸盐水泥在纯水中水化反应放热峰出现在约1.8h和3.2h，该水泥具备早期水化放热速率快，早期放热量高等特点。但硫铝酸盐水泥在硼溶液中反应72小时仍未出现明显的水化放热峰，反应的放热总量极低，甚至接近于零，说明硼溶液严重抑制水泥的水化反应。图2-3硼溶液或水中硫铝酸盐水泥水化放热速率和放热总量2.5水化产物与微观结构分析图2-4为硫铝酸盐水泥熟料在纯水中经不同龄期的水化反应产物XRD衍射图谱。在熟料的水化反应1天内，主要反应为无水硫酸钙的溶解，以及钙矾石的生成，此外还有部分单硫型硫铝酸钙生成。由于反应生成的氢氧化铝以无定形态存在，故在XRD图谱分析中无明显的特征峰线。水化反应3天后，早期生
本文编号：3527823
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