磷鋁酸鹽水泥及磷鋁-磷鎂酸鹽復(fù)合水泥水化硬化機(jī)理的研究.pdf

1、本論文主要研究了磷鋁酸鹽水泥(簡稱PALC,以下同)、磷鎂水泥(簡稱LM,以下同)以及有磷鋁酸鹽水泥熟料和磷鎂酸鹽水泥礦物制備的復(fù)合水泥(PALC-LM)的水化硬化機(jī)理.通過測定水泥水化放熱速率、水化放熱量以及水化液相的離子溶出濃度、pH值和電導(dǎo)率等參數(shù),著重研究了磷鋁酸水泥及磷鋁-磷鎂酸鹽復(fù)合水泥的早期水化動(dòng)力學(xué).通過運(yùn)用X射線衍射(XRD)、差熱(DTA)、掃描電鏡及能譜分析(SEM-EDS)、紅外分析(IR)、核磁共振(NMR)等

2、測試手段分別對水泥在不同水化齡期下水化產(chǎn)物的組成及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,對水泥的水化產(chǎn)物的組成及結(jié)構(gòu)隨水化齡期的變化而變化的規(guī)律進(jìn)行了探討分析,結(jié)合水泥的水化動(dòng)力學(xué),著重對磷鋁酸水泥和磷鋁-磷鎂酸鹽復(fù)合水泥的水化歷程進(jìn)行了初步探討. 通過考察力學(xué)強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間,PALC-LM最佳配比為:wL/wM=3.0:1,B摻量為2.7﹪,wPALC/wLM=2:1,其中MgO礦物選0606,PALC選P0506.(磷銨礦物簡稱L,MgO礦物簡稱M,此選

3、定的復(fù)合水泥簡稱FH30,以下同). 磷鋁酸鹽水泥的水化過程主要分為五個(gè)階段:A-初始期或預(yù)誘導(dǎo)期;B-誘導(dǎo)期;C-加速反應(yīng)期;D-減速反應(yīng)期;E-穩(wěn)定期.其中在加速期和穩(wěn)定期符合水化動(dòng)力IR分析表明,磷鋁酸鹽水泥的.[PO<,4>]、[AlO<,6>]的伸縮振動(dòng)吸收譜帶和-OH的彎曲和伸縮振動(dòng)吸收譜帶隨著水化齡期的增長,波數(shù)增加,波形變強(qiáng).而[AlO<,4>]的伸縮振動(dòng)吸收帶則逐漸鈍化、寬化,并向低波數(shù)轉(zhuǎn)移.從NMR可以看出,

4、在水化過程中,[AlO<,4>]迅速向更穩(wěn)定的高配位數(shù)[AlO<,6>]基團(tuán)轉(zhuǎn)變,其化學(xué)位移持續(xù)減小,[PO<,4>]基團(tuán)隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行其化學(xué)位移也是在減小的,但變化不大,其化學(xué)環(huán)境比較穩(wěn)定. PALC-LM是個(gè)水化雙化反應(yīng),水化過程同PALC一樣也分為五個(gè)階段,且在加速期水化反應(yīng)受自動(dòng)催化反應(yīng)控制,穩(wěn)定期水化反應(yīng)是受擴(kuò)散反應(yīng)控制.復(fù)合水泥FH30的水化反應(yīng)遵循以下七個(gè)反應(yīng)方程式: 由IR分析可見,對于FH30,[N

5、H<,4>]在2927cm<'-1>附近形成一個(gè)尖峰,吸收譜帶增強(qiáng),[PO<,4>]非對稱伸縮振動(dòng)吸收譜帶和-OH的對稱伸縮振動(dòng)吸收譜帶分別在1011 cm<'-1>附近和3449cm<'-1>附近發(fā)生兼并,吸收譜帶顯著增強(qiáng),此外,Mg-O、-OH的吸收譜帶都是逐漸增強(qiáng)的,從而促使?jié){體結(jié)構(gòu)中各基團(tuán)鍵強(qiáng)增強(qiáng),漿體力學(xué)強(qiáng)度增加.填充于磷鎂酸鹽水泥形成的三大晶體產(chǎn)物以及其他固體顆粒間,使水泥漿體結(jié)構(gòu)更加的密實(shí),提高了復(fù)合水泥強(qiáng)度的同時(shí)增加其了