本文關(guān)鍵詞：鋼渣水化的絡(luò)合效應(yīng)及其機(jī)理研究

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【摘要】：鋼渣的早期活性低,水化速度慢,安定性差等等因素限制了其作為輔助膠凝材料在水泥和混凝土行業(yè)的應(yīng)用。而鋼渣活性低的根本原因在于鋼渣的形成溫度較高,結(jié)構(gòu)致密,缺陷較少導(dǎo)致其溶解性較差,不利于水化反應(yīng)的進(jìn)行。本論文以鋼渣作為研究對(duì)象,研究了絡(luò)合劑對(duì)鋼渣-水泥體系性能及水化進(jìn)程的影響規(guī)律,探討了絡(luò)合劑促進(jìn)鋼渣溶解的絡(luò)合效應(yīng)及作用機(jī)理。研究了三乙醇胺(TEA)、三異丙醇胺(TIPA)、二乙醇異丙醇胺(DEIPA)和N-甲基二乙醇胺(MDEA)四種絡(luò)合劑對(duì)鋼渣-水泥復(fù)合體系膠凝性能及水化進(jìn)程的影響。當(dāng)絡(luò)合劑摻量為0.03%時(shí),四種絡(luò)合劑提升了鋼渣-水泥復(fù)合體系不同齡期的砂漿強(qiáng)度,3d的抗壓強(qiáng)度提升了10%-12%;7d強(qiáng)度提升了14%-15%;28d強(qiáng)度提升了12%-13%。采用XRD、SEM、MIP以及DSC-TG分析儀研究了復(fù)合體系硬化漿體的水化物結(jié)構(gòu),研究表明,四種絡(luò)合劑提升了復(fù)合體系3d、7d和28d的化學(xué)結(jié)合水含量,降低了CH含量以及孔隙率,促進(jìn)了AFt和AFm的生成并改變了C-S-H凝膠和氫氧化鈣的形態(tài)。研究了四種絡(luò)合劑對(duì)鋼渣溶解特性的影響。采用XRD、等溫量熱儀、pH分析儀、電導(dǎo)率分析儀以及ICP分析儀研究了能表征鋼渣溶解性能的鋼渣水化漿體液相離子濃度、鋼渣礦物組成以及溶解熱等參數(shù)變化情況。四種絡(luò)合劑提高鋼渣漿體溶液的液相離子濃度、電導(dǎo)率、pH以及溶解放熱量,降低了未溶解礦物的含量,表明對(duì)鋼渣溶解具有促進(jìn)作用。其中TEA和DEIPA的效果優(yōu)于TIPA和MDEA。探究了四種絡(luò)合劑對(duì)鋼渣主要金屬離子的絡(luò)合能力以及作用機(jī)理,證實(shí)了絡(luò)合效應(yīng)的存在。通過(guò)化學(xué)沉淀法量化評(píng)價(jià)了絡(luò)合劑對(duì)不同金屬離子的絡(luò)合能力。TEA、TIPA、DEIPA和MDEA對(duì)Ca~(2+)、Fe~(3+)和Al~(3+)離子的絡(luò)合值測(cè)定結(jié)果表明,DEIPA對(duì)金屬離子的絡(luò)合能力較強(qiáng),MDEA對(duì)金屬離子的絡(luò)合能力較弱,TEA和TIPA的絡(luò)合能力介于兩者之間。通過(guò)核磁共振分析,推測(cè)出TEA中的羥基與金屬離子形成絡(luò)合物,并且通過(guò)N和O原子上的空電子對(duì)與Ca~(2+)、Fe~(3+)和Al~(3+)形成五元環(huán)狀絡(luò)合物結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：鋼渣 絡(luò)合效應(yīng) 水化 溶解 離子濃度
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ172.1;X757
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 鋼渣的化學(xué)組成、礦物組成以及膠凝性能12-14
• 1.2.1 鋼渣的化學(xué)組成12-13
• 1.2.2 鋼渣的礦物組成13-14
• 1.2.3 鋼渣的膠凝活性14
• 1.3 鋼渣活化的研究進(jìn)展14-17
• 1.3.1 機(jī)械活化14-15
• 1.3.2 化學(xué)活化15-16
• 1.3.3 高溫活化16-17
• 1.4 絡(luò)合劑在水泥基材料中的應(yīng)用17-18
• 1.5 課題的來(lái)源及研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 原材料與試驗(yàn)方法20-28
• 2.1 試驗(yàn)原料及試劑20-22
• 2.2 試驗(yàn)儀器22
• 2.3 測(cè)試表征方法22-28
• 2.3.1 水化熱分析22
• 2.3.2 凈漿強(qiáng)度分析22-23
• 2.3.3 砂漿強(qiáng)度分析23
• 2.3.4 不同齡期水化物的XRD定量分析23
• 2.3.5 不同齡期水化物的DSC-TG分析23
• 2.3.6 不同齡期水化物的化學(xué)結(jié)合水含量分析23-24
• 2.3.7 不同齡期水化物的孔結(jié)構(gòu)分析24
• 2.3.8 不同齡期水化物的SEM形貌分析24
• 2.3.9 水化漿體液相的電導(dǎo)率和p H值分析24-25
• 2.3.10 鋼渣溶解后的濾渣XRD定量分析25
• 2.3.11 鋼渣水化漿體液相離子濃度的分析25
• 2.3.12 鋼渣的溶解熱分析25-26
• 2.3.13 絡(luò)合劑的吸附性能(TOC)分析26
• 2.3.14 絡(luò)合劑對(duì)金屬離子電導(dǎo)率的影響分析26
• 2.3.15 TEA對(duì)金屬離子的1HNMR影響分析26
• 2.3.16 化學(xué)沉淀法分析26-28
• 第3章 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣-水泥復(fù)合體系性能及水化進(jìn)程的影響28-46
• 3.1 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣-水泥復(fù)合體系水化性能的影響28-32
• 3.1.1 絡(luò)合劑最佳摻量的確定28-31
• 3.1.2 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣-水泥復(fù)合體系抗壓強(qiáng)度的影響31-32
• 3.2 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣-水泥復(fù)合體系水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響32-38
• 3.2.1 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣-水泥復(fù)合體系水化產(chǎn)物礦物組成的影響32-35
• 3.2.2 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣-水泥復(fù)合體系早期水化產(chǎn)物Aft含量的影響35-36
• 3.2.3 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣-水泥復(fù)合體系水化產(chǎn)物CH含量的影響36-37
• 3.2.4 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣-水泥復(fù)合體系水化產(chǎn)物化學(xué)結(jié)合水含量的影響37-38
• 3.3 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣-水泥復(fù)合體系水化產(chǎn)物孔結(jié)構(gòu)的影響38-41
• 3.4 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣-水泥復(fù)合體系水化產(chǎn)物形貌的影響41-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第4章 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣溶解特性的影響46-54
• 4.1 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣溶解后礦物相含量的影響46-47
• 4.2 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣早期溶解熱的影響47-48
• 4.3 絡(luò)合劑對(duì)鋼渣水化漿體液相離子濃度的影響48-51
• 4.3.1 電導(dǎo)率分析48-49
• 4.3.2 pH值分析49-50
• 4.3.3 鋼渣各元素離子濃度的分析50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-54
• 第5章 絡(luò)合機(jī)理分析54-64
• 5.1 鋼渣早期水化過(guò)程中絡(luò)合劑濃度的變化54-55
• 5.2 絡(luò)合效應(yīng)的證明以及絡(luò)合能力的分析55-58
• 5.2.1 絡(luò)合劑在堿性條件下對(duì)金屬離子電導(dǎo)率的影響55-56
• 5.2.2 絡(luò)合劑與金屬離子的絡(luò)合能力分析56-58
• 5.3 絡(luò)合物分子結(jié)構(gòu)及增溶機(jī)理分析58-62
• 5.3.1 核磁共振(~1HNMR)分析58-61
• 5.3.2 絡(luò)合劑的增溶機(jī)理61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間內(nèi)的研究成果70-72
• 致謝72

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