【摘要】：本文自行制備了一種水硬性磷鋁酸鈣礦物(CAP),并對(duì)其形成動(dòng)力學(xué)、水化動(dòng)力學(xué)以及水化產(chǎn)物進(jìn)行研究。該磷鋁酸鈣礦物是磷鋁酸鹽水泥中的主礦相,而磷鋁酸鹽水泥是具有高膠凝性、高耐久性和多功能性的水泥材料。本研究可為新型膠凝材料的設(shè)計(jì)開發(fā)與改進(jìn)提供一定的理論基礎(chǔ)。本文的主要工作和成果如下。(1)研究了CAP礦物形成的條件和形成動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明當(dāng)煅燒溫度為1590℃時(shí),磷鋁酸鈣礦物開始生成,隨著保溫時(shí)間的增加磷鋁酸鈣的礦物生成量逐步增加;1590℃時(shí)CAP形成主要受擴(kuò)散控制,其形成活化能參數(shù)為470.6456 kJ/mol。(2)研究了CAP礦物的水化動(dòng)力學(xué)。利用Kondo水化動(dòng)力學(xué)模型以及對(duì)水灰比為0.35的CAP礦物進(jìn)行水化熱測(cè)試,結(jié)果表明CAP水化過(guò)程可分為水化初期,誘導(dǎo)期,加速期,減速期以及穩(wěn)定期,其中加速期可分為兩個(gè)階段,減速期可分為三個(gè)階段。在加速期中階段一的反應(yīng)速率常數(shù)為0.004402,階段二的反應(yīng)速率常數(shù)為0.083043;在減速期中階段一的反應(yīng)速率常數(shù)為0.028153,階段二的反應(yīng)速率常數(shù)為0.067089,階段三的反應(yīng)速率常數(shù)為0.006801。(3)研究了CAP礦物水化過(guò)程和其硬化漿體隨時(shí)間的演變。利用掃描電鏡和X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描(XCT)分別對(duì)CAP水化礦物2h,5h,8h以及12h齡期等早期水化行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)齡期為2h時(shí),水化漿體中依然能夠辨別出晶體形貌,隨著齡期的增加漿體中完整形貌的晶體逐漸消失,晶體被凝膠所覆蓋和粘結(jié)成整體。利用XCT技術(shù)夠原位檢測(cè)CAP礦物的早期水化,觀測(cè)到隨著齡期的增加樣品中同一位置的變化,并定量的分析樣品中未水化顆粒以及孔所占體積比的變化:當(dāng)水化齡期由8h變化到12h時(shí),未水化顆粒的體積占比從75.4%減少到71.8%,孔由1.67%減少到1.33%。(4)研究了CAP礦物對(duì)氯離子的吸附作用機(jī)理。利用氯離子等溫吸附規(guī)律對(duì)磷鋁酸鈣礦物的氯離子結(jié)合能力,發(fā)現(xiàn)磷鋁酸鈣礦物在氯離子結(jié)合的過(guò)程中應(yīng)用Freundilich非線性吸附規(guī)律對(duì)其進(jìn)行描述更為合適,但對(duì)于化學(xué)結(jié)合部分而言,應(yīng)用存在極限的Langmuir非線性吸附規(guī)律更為合理。(5)利用納米壓痕技術(shù)對(duì)磷鋁酸鈣礦物漿體進(jìn)行測(cè)試并結(jié)合SEM-EDS分析,發(fā)現(xiàn)在磷鋁酸鈣礦物水化漿體中存在三種不同的水化產(chǎn)物相:高P凝膠相,中P凝膠相以及低P凝膠相,三者的壓痕模量分別為25.59GPa,31.58GPa以及47.78GPa。
【圖文】：

(a) 1200℃下煅燒 2h 樣品(10,000 ) (b) 1300℃下煅燒 2h 樣品（10,000 ）(c) 在 1500℃下煅燒 2h 樣品（10,000 ）

此時(shí)晶體的邊緣還較為圓滑，結(jié)晶程度并不高。并且，在有發(fā)現(xiàn)明顯的如圖(a)和圖(b)中顯示的晶型。隨著溫度的進(jìn)一圖(e)中發(fā)現(xiàn)，多面體晶型的晶體越來(lái)越多，其結(jié)晶程度越來(lái)表明隨著溫度的升高，有利于這種晶體的生成。結(jié)合前面果可知，，在圖(a)和圖(b)長(zhǎng)方體型晶體可能為 CA 和 C3P，由體開始融化，長(zhǎng)方體型晶體剛開始融化時(shí)便會(huì)形成疏松的步升高，這些簇狀的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步融化便會(huì)形成一塊塊的整的融化，也有晶體的產(chǎn)生既 CAP 的生成，這也就解釋了，不是光滑的而是被分割成一塊塊小的區(qū)域，并且圖(d)中開度繼續(xù)的升高，CAP 進(jìn)一步的結(jié)晶，開始從一塊塊的整體M 圖中開始能夠觀察到一顆一顆的晶體。當(dāng)溫度達(dá)到 1590℃圖(e)中觀察到此時(shí)的晶粒晶型較為完整，結(jié)晶程度較高。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2618604