半水硫酸钙晶须水化过程

对半水硫酸钙晶须水化产物进行了形貌的实时、非实时观测和XRD分析.结果表明半水硫酸钙晶须水化过程的显著特点在于其晶型和形貌的改变及由此引起的长径比减小;半水硫酸钙晶须的水化过程包括3个阶段:半水硫酸钙晶须水化初始期,二水硫酸钙晶须生成期,二水硫酸钙晶须的粗化溶解及新的二水硫酸钙晶体生成期.半水硫酸钙晶须的水化过程与半水石膏的水化过程略有不同.     

煅烧对半水硫酸钙晶须稳定化的影响

以二水硫酸钙(DH)为原料通过水热法合成半水硫酸钙(HH),再进行煅烧得到稳定的硫酸钙晶须。采用SEM、TG、XRD等分析方法,系统地研究了煅烧温度和煅烧时间对硫酸钙晶须稳定化的影响。结果表明,在200～600℃下,提高煅烧温度和延长煅烧时间,能有效促进硫酸钙晶须的稳定化;当煅烧温度为650℃、煅烧时间为1 h时,所得产物均为无水死烧硫酸钙晶须。无水死烧硫酸钙结构致密,水分子难进入晶体内部,不易水化,可以实现硫酸钙晶须的稳定化。     

低温煅烧硫酸钙晶须的水化性能

采用SEM、FT-IR、XRD等测试方法对硫酸钙晶须水化产物的形貌、表面基团、物相组成及水化能力进行了研究。结果表明:低温下煅烧的硫酸钙晶须水化产物随温度的不同而不同,并且其水化能力随着煅烧温度的升高而减小。     

半水硫酸钙晶须制备稳定一体化

使用优选稳定剂对半水硫酸钙晶须进行制备稳定一体化处理,研究了稳定剂用量对半水硫酸钙晶须形貌及稳定性的影响.通过SEM和XRD等检测手段对晶须产品进行了表征,结果表明:在制备过程中加入稳定剂油酸钠,当用量为0.025%时,半水硫酸钙晶须可保持形状稳定,但制备后静置72h后,晶型已全部转化为二水硫酸钙;采用分段加药的方式,即制备时加入0.025%硬脂酸钠,制备后加入0.15%油酸钠,半水硫酸钙晶须形貌与晶型可保持不变,实现了半水硫酸钙晶须的制备稳定一体化.     

脱色磷石膏制备硫酸钙晶须的研究

以脱色磷石膏(白石膏,CSD)为原料,通过溶剂热法成功的制备了半水硫酸钙(CSH)晶须。用X-射线粉末衍射仪、光学显微镜和扫描电镜对样品进行表征,结果表明:样品是长100~300μm,直径1~1.5μm的半水硫酸钙晶须,水/乙二醇体积比是影响硫酸钙晶须物相和长径比的重要因素。合成温度为120℃、水/乙二醇体积比为1∶1时所得样品为最佳。     

磷铝酸盐水泥早期水化过程研究

研究磷铝酸盐水泥早期水化过程,并探讨其水化机理.利用无电极电阻率测定仪(ERM)、交流阻抗谱测定仪(EIS)和水泥水化热测试仪(HHT)分析水化过程的电性能和水化放热率变化规律,并将3种测试手段相结合研究早期水化特性.研究结果表明:电性能和放热率变化可用来描述磷铝酸盐水泥早期水化进程,且可将水化进程分为溶解期、诱导期、加速期和减速期4个阶段;体系电阻率和放热量随水化程度增加而增大,其相应微分曲线变化反映了其特有的水化反应特征;而交流阻抗谱图主要表现为Nyquist图形和电阻的变化;磷铝酸盐水泥早期水化的电性能和放热率变化是其特有的水化产物和水化过程的体现.     

外加剂对氯氧镁水泥水化过程影响

为改善氯氧镁水泥(MOC)水化速率快、凝结时间短的特性,选择适宜的聚羧酸减水剂和某酸类缓凝剂掺入到MOC中以提高水泥的和易性。首先,通过水化热试验研究了基准MOC水化历程,并划分了水化阶段,运用水化动力学方法研究不同水化阶段的主要受控因素;然后,分析外加剂对MOC水化放热量、水化速率、水化产物类型及形貌的影响,采用动力学方程对比研究了外加剂作用下MOC水化历程的变化;最后,以旋转黏度试验表征外加剂作用下MOC水化过程的变化,以浸水后力学强度与未浸水强度的比值表征外加剂作用下MOC耐水性变化。研究结果表明:MOC水化过程与硅酸盐水泥类似,可分为起始期、诱导期、加速期、减速期和稳定期,其中加速期阶段水化速率完全受控于结晶成核和晶体生长,之后相边界反应和扩散因素逐渐影响水化速率;MOC结晶成核和晶体生长速率直接影响水泥浆体的凝结时间,降低MOC水化速率的主要措施为控制其结晶速率;掺入减水剂、缓凝剂等外加剂并没有改变MOC水化产物,但其晶体形貌得到改善,浸水试验表明改善后的晶体形貌耐水能力更加优异;减水剂提高了浆体流动度,缓凝剂能够有效延长水化诱导期,加速期向后推迟了约2 h,但会小幅降低MOC的力学强度;旋转黏度试验表明添加外加剂有利于提高MOC的流动度。     

利用水热法对磷石膏进行除杂脱水的工艺探讨

以磷石膏为原料制取α-半水硫酸钙。研究了3种体系对产物α-半水硫酸钙的影响及适宜的工艺参数。结果表明,在2%的盐酸体系中能获得杂质含量较少、色度较好的α-半水硫酸钙,适宜工艺参数：水热温度160℃,水热时间60 min,固液比1∶3。     

焙烧-活化过程中湿氟石膏的化学相变体特征及改性机理

通过SEM/EDX,XRD和DTA-TGA等表征湿氟石膏化学组成、物相特征、热力学性能;研究外加硅酸盐、含钙铝化合物等改性剂的湿氟石膏在焙烧活化过程中的化学相变体特征及改性机理。研究结果表明:湿氟石膏主要以二水硫酸钙存在;在120~150℃湿氟石膏脱除结晶水生成半水石膏;外加4.2%的改性剂、经200℃下焙烧2 h后得到的改性氟石膏粉完全满足《建筑石膏》(GB 9776—2008)要求,其中,半水硫酸钙质量分数为70.9%;初凝时间为5 min,终凝时间为9 min;遇水2 h后抗折强度为1.9 MPa,抗压强度为4.2 MPa;在焙烧活化过程中,氟石膏粉中游离CaO与硅酸盐通过水化作用形成C-S-H凝胶;含钙、铝化合物与硫酸钙进一步反应生成钙矾石针状骨架结构的硫酸铝钙,增强了半水石膏的水化特性和机械强度。     

磷酸三钙水化的研究

用溶胶—凝胶法合成了磷酸三钙。首次系统地研究了不同龄期、不同温度下磷酸三钙的水化活性，并用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、红外光谱（ＩＲ）、扫描电镜（ＳＥＭ）等测试手段鉴定了磷酸三钙的水化情况和水化产物的形貌。研究表明，磷酸三钙在常温～６０℃温度下水化非常缓慢。随着温度进一步升高，磷酸三钙的水化反应明显加快，最终的水化产物是枝状、针状结晶的羟基磷灰石。     

石膏性质对半水硫酸钙晶须形貌的影响

探讨了以石膏为原料,用水热法制半水硫酸钙(CaSO4.0.5H2O)晶须的可行性,侧重考察了石膏(CaSO4.2H2O)性质对水热产物形貌的影响.结果表明,以纯石膏、工业副产石膏(磷石膏、脱硫石膏)或合成石膏(由电石渣或氧化钙与硫酸反应制得)为原料,用水热法均可制备半水硫酸钙晶须.纯石膏晶粒度较大,磷石膏含杂较多,二者只能合成短棒状晶须.脱硫石膏和合成石膏的晶粒度小、含杂少,更有利于形成高长径比晶须.     

水灰比对水泥水化放热模型的影响

水化放热量与水化程度有直接关系,水化热的变化可反映水化程度的变化,水灰比对水化放热量的影响反映了水灰比对水化程度的影响。水灰比越高,水泥的可化合水越多,可容纳水化产物的微观空间越大,进而使得水泥浆的水化程度越充分。刚开始,水灰比对水泥水化生热率的影响并不明显;但经过一定时间后,生热率随水灰比的增加而提高。当水灰比由0.3增加到0.6时,28 d期水化热增加120 kJ/kg。     

不同养护温度下硫铝酸盐水泥的水化特性

研究了无水石膏掺量不同的硫铝酸盐水泥在5℃、20℃和40℃下的凝结时间、强度发展、干燥收缩率及水化产物等.结果表明:无水石膏虽能促进水化产物钙矾石的生成,但对硫铝酸盐水泥熟料水化的影响效果直接取决于养护温度——5℃下,无水石膏会显著延缓早期水化,使凝结时间大幅延长,早期强度显著降低;而20℃和40℃下作用效果相反,因为石膏的掺入能有效抑制高温下钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙的转变,所以40℃下掺加石膏所得硫铝酸盐水泥砂浆的抗压强度较不掺时有不同程度的提升.     

利用脱硫石膏水热合成硫酸钙晶须

以脱硫石膏为原料,采用水热法工艺制备硫酸钙晶须.借助电导率、化学电位、XRD和SEM等分析方法,在不同反应条件下研究了硫酸钙晶须生长的变化规律,随着反应温度、反应时间、固液比和初始pH值的增加,硫酸晶须的长径比呈先增加后减小的趋势.在本实验条件下最佳工艺参数为:反应温度140℃,反应时间120min,固液比为1∶10,初始pH值为5,原料粒度1.36μm.此时所制备的硫酸钙晶须长径比可以达到82.57.     

盐泥制备硫酸钙晶须工艺研究

以盐泥和硫酸为原料,采用常压酸化法制备硫酸钙晶须。考察反应温度、反应时间、搅拌速度、原料配比等因素对硫酸钙晶须的影响。通过实验得出优化工艺条件为:反应温度80℃,反应时间30min,搅拌速度150 r/min,原料配比(盐泥、硫酸、水的质量比)1∶1.84∶2。在该条件下,晶须产率为33.28%,晶须平均长径比为85,白度为68.4%,硫酸钙纯度达到92.75%。     

水化法制备超细Mg(OH)2的研究

以菱镁矿为原料,采用水化法制备Mg(OH)2超细粉体,研究了水化温度、添加剂对水化产物颗粒大小的影响。结果表明：NaOH为添加剂,水化温度70℃所得产物颗粒最细,产物d50为0．94μm;NaOH作添加剂时,随OH^-浓度增加,产物粒径减小,当OH浓度为1moL／L,所得产物粒径最小,其d50为0．94μm,但随OH浓度的进一步增加,颗粒有增大趋势;氨水作添加利时变化趋势与NaOH作添加剂类似,当OH^-浓度为1．55moL／L时．产物粒径最小,d50在1．6μm左右。     

石膏制备硫酸钙晶须工艺研究

以石膏为原料,采用水热法制备硫酸钙晶须。研究了料浆浓度、反应温度、反应时间、pH值等工艺条件对产品长径比的影响。通过显微镜观察测定了硫酸钙晶须的长径比,得出制备硫酸钙晶须的最优工艺条件为:反应温度130℃、料浆初始pH值10、料浆质量分数3%、反应时间为9 h。在此条件下,硫酸钙晶须产品长径比为75。     

氧化镁水化产物的微观结构特点表征

为了抑制和降低掺氧化镁混凝土坝的膨胀开裂,采用热分析、X线衍射和扫描电子显微镜分析了氧化镁在不同温度下水化产物的形貌.结果表明:氧化镁在20℃和50℃水中养护180 d后的水化率为57%和94%,经X线衍射分析仍发现未水化的氧化镁;在216℃和2MPa下压蒸4 h,氧化镁全部水化.氧化镁在20℃养护180 d,水化产物为纤维状,长3~5μm,相互交错;掺少量水泥后在80℃水中养护360 d生成针状Mg(OH)2,大小为0.5~1μm,在水化产物中呈分散状扩散和生长;在大量水泥中形成六方板状的Mg(OH)2,大小少于0.1μm,易团聚,能引起混凝土局部膨胀开裂.温度对水化产物性质影响不大,对产物形状、大小和分布有一定的影响.     

活化煤矸石-水泥混合体系的水化过程

选取徐州地区活化煤矸石-水泥混合体,研究不同龄期的水化产物及水化反应热力学过程、水化反应动力学过程,以探明活化煤矸石对水泥的水化作用.结果表明,在活化煤矸石-水泥体系中,水化3 d时的氢氧化钙含量最多,而后随龄期增加而逐渐减少;除氢氧化钙外,水泥组成矿物和其他水化产物的成分及其随龄期的变化与纯水泥体系类似.煤矸石能够与水泥水化产物发生二次水化反应,并伴随二次放热现象,煤矸石的活性不同则二次放热峰时间、高度、总放热量均不同.激发剂能够提高煤矸石-水泥混合体系的水化速率及水化放热量,并能够促进二次水化反应,进而活化煤矸石-水泥体系.     

黏土水泥浆水化固结微观特征研究

通过注浆堵水方式来治理陕北地区露天煤矿水害问题,以提高注浆堵水效果,对黏土水泥浆固结体的水化过程和固结机理进行研究。采用X射线衍射试验和扫描电镜试验相结合的方法,探究不同浆液配比与不同养护龄期的水化产物含量和固结体的微观形貌特征。结果表明：浆液的水化产物主要有水化硅酸钙(C-S-H)、钙矾石以及还没完全水化的石英SiO₂,随着水化反应的进行,C-S-H和钙矾石等凝胶物质含量逐渐增加,固结体强度增强;黏土多有利于固结体生成更多的凝胶团,加强结构的抗渗性;水泥加量过少,生成的硅酸钙等胶体微粒不足,大量黏土颗粒不能有效生成凝胶物质参与固化反应,导致固结体强度不足;随着水固比的增加,固结体的孔隙也相应变少变小;在黏土水泥浆水化期间生成了大量黏土-水泥球凝胶团以及C-S-H凝胶,黏土-水泥球凝胶团之间相互吸附、连接成片,同时C-S-H对裂隙进行填充并连接成网。黏土水泥浆液水固比1.5∶1,水泥加量为20%～40%时,浆液固结体的阻水效果优异,可为工程实践提供参考。