碱激发胶凝材料.docx

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1、（1）碱激发胶凝材料，主要由具一定急冷热历史的含铝硅酸盐锻烧天然矿物或工业废渣（如：偏高岭土、矿渣、粉煤灰、硅灰、钢渣等）和碱激发剂（如MOH、M2OnSiO2mH2OM2CO3、M2SO4,Ca（OH）2和石膏等，其中M为碱金属）组成，其中偏高岭土在碱的作用下，经历解聚（?）-聚合过程，形成高聚合度类沸石凝胶。答：文中定义所指解聚（depo1ymerization）即指采用化学方法（如酸或碱）或酶学方法使由共价键结合的高聚物（如核酸、蛋白质、多糖等）降解成低聚合物或单体的反应。（2）孙家瑛等认为矿渣玻璃体表面的硅氧网络结构层是矿渣具有潜在活性的原因，矿渣玻璃体的分相结构是矿渣具有较高水硬活性

2、的原因。矿渣在碱性溶液条件下的水化机理是OH-通过破坏矿渣表面的硅氧网络结构层，从而使OH-进入矿渣玻璃体内部，矿渣的分相结构为OH-提供通道。矿渣与水玻璃等碱性激发溶液混合后其水化过程可分为三个阶段：水化初期（水玻璃水解、硬化阶段）；水化早期（矿渣分散、溶解阶段）；水化中后期（矿渣水化、硬化阶段）。李立坤等认为碱-矿渣的水化过程包括两种不同反应，即溶解-沉淀水化和固相水化。溶解-沉淀水化即矿渣在H+、Na+的催化作用下溶解，再沉淀出CaO-SiQ2-aq或与激发剂阴离子作用沉淀出CaX叫，反应的主要特点是需通过液相介质进行。固相水化反应分两步进行：水分扩散进入玻璃体并吸附成为半固态水，再在O

3、H-催化作用下，打开Si-O键得到水化产物。周焕海等对碱-矿渣水泥的水化动力学进行研究，认为和硅酸盐水泥水化一样，碱-矿渣水泥的水化分为五个阶段：初始水化、诱导期、加速器、衰减期和缓慢期。canwetrytocommentontheabovemechanismsandseewhichismorecorrectbasedonthepresent1iteratureinformationandfutureresearch（fromus?）?答：对于以上几种机理解释，我觉得都有道理，他们从不同角度考虑水化机理。其中孙家瑛和周焕海均采取对碱矿渣水泥的水化动力学进行研究，之所以出现不同解释，我想可能一个

4、是分析角度不同，还有就是可能由于碱矿渣水泥的水化过程复杂，产物较多，部分过程迅速，目前无法实现全过程跟踪，故而无法总结出一个统一的模型，从而出现不同。但通过上述文献的阅读，我发现现在很多学者通过对水化反应动力学进行研究来考虑水泥的水化过程，且取得了一定成果，可能有助于对碱矿渣水泥的水化的理解。我阅读了从水化反应动力学到水泥浆体微结构一文，得知:传统的研究方式依据热力学和化学反应动力学,水泥内部的水化行为可以用其外部的表征来推测，例如常用的测定不同龄期的结合水含量、Ca（OH）2生成量、测量放热速率与时间关系。其中对放热速率与时间关系的研究更为集中。这主要是因为放热速率,不仅反映了水泥水化、成核

5、、扩散、凝结和硬化的主要阶段,而且它本身在研究和预测水泥温度场中,也是关键的指标,这对于制和调整水泥的性能，改进混凝土施工工艺都具有重要指导意义。批注W1:Verygood.Hopeyoucancontributetoadvanceourunderstandingofthiscomp1exsystem.Itwi11taketimeandgoodthinkingbutitcanbeveryrewarding!水化过程是一个复杂的多相物理一化学过程,而已有的模型,对影响水化过程的主要因素,如水泥的矿物组成,细度,水/灰比,环境温度等,都笼统地归结到少数参数中,对这些因素相互作用不加考虑,更不要说考

6、虑外加剂、混合材的掺入。而在实际工程的各种减水剂、调凝外加剂、粉煤灰、矿渣、硅灰的掺入是非常普遍的,I这大大降低了已有动力学模型在工程实践中的指导意义|。目前美国NIST的研究最为系统，由Bentz等人建立的基于数字图像处理的水化模型最具代表性。他们采用计算机模拟水泥水化过程中浆体微结构的变化。了解了该方法的主要步骤：1、数字化图像处理（工具及手段：背散射电子图像（BSE）和X射线分析相结合）：得到图像的矿物成分。2、三维重建：不断地将二维图像中的参数与三维微结构进行对照调整的过程,直到二者能够很好匹配。3、水泥水化过程模拟：由于在三维重建后,水化反应方程式的计算就基于反应物及产物的体积（像素

7、）来进行。水化过程中的反应规则体现为一系列的计算机算法规则,这些规则直接对像素进行操作,它们模拟了各种固体像素以何种方式及概率发生溶解,扩散,反应。根据希望模拟的水化龄期不同,计算机执行的水化循环次数就不同。经过这样若干次循环,在计算中不断对反应中的水泥浆体微结构进行扫描,经过统计分析就可以得出实时的水化程度、水化产物的生成量和水泥浆体微结构的变化,因一步运用该方法可以实现对水泥水批注W2:don,tspendtoomuchtimeonthis.Thisapproachwi11workon1yafterwefu11yunderstandhydrationmechanisms.Thereareq

8、uitea1otofthingsto1eamunderstandfora1ka1iactivatedcements.化行为和力学性能的预溯。该方法的主要优点在于,它直接描述了多相、多尺度原始水泥颗粒的水化过程,与前人的工作相比,Bentz的模型涵盖了水泥水化的主要反应。我想，通过这种方法，实现对碱矿渣水泥水化过程的主要反应的追踪，可能在将来可以较好地解释其机理。(3)马保国等(WhiChmeChaniSmthattheyadOPted?)以一种改性水玻璃(由NaOH、硼酸盐、多元酚与水玻璃混合)作为碱激发剂进行试验，认为OH-的浓度对凝结时间产生明显影响，由于OH-的迁移，加速了碱激发剂的水解

9、和硅胶化。硅胶的生成导致初凝。在OH-条件下，矿渣中的Ca?+扩散并与活性SiO44-水化，迅速形成C-S-H,加剧了速凝。止匕外，马保国等还发现，碱矿渣水泥的凝结时间受到水玻璃模数Mo影响，当Mo在11.75时，增大Mo对缓凝无明显作用，当Mo大于2.25时，随着Mo增大，导致凝结时间迅速降低(SOreactionacce1erated,whatcausedthis?moreOH-?)o答：1、马保国等人采用的机理与孙家瑛等人的理论一致，将水化过程分成4个阶段：(1) 改性水玻璃的水解与硅胶化：2Na2-nSiO2+2(n+1)H2O-4NaOH+nSi(OH)4Si(OH)4SiO2(活性

10、)+2H20(2) 矿渣的表面激发：溶液中OH-穿透矿渣表面，进入玻璃体内部空穴与Ca2+反应使玻璃体解体，一批注W31：p1easefindoutwhatkindofchemica1structuresof游离出Ca2+和SiO44-离子。即：-Si-O-Ca-C)-Si-+2Nac)Hf2(-Si-0-Na)+Ca2+2OHCains1ag,isitCaOorothers?(3) C-S-H形成：由于Ca2+扩散速度较大，较快进入溶液中，并与活性SiCV-反应，生成了低碱度的C-S-H凝胶，即:Si(h(活性)+Ca(OH)2-CaOSiO2(aq)(4) 缓慢反应期：由于C-S-H逐渐形

11、成并填充于原溶液，占据空间和矿渣表面，减慢了离子迁移速度，从而使体系的水化速率明显减慢。在上述反应中，OH的浓度对凝结时间产生明显影响，由于OH-的迁移，加速了改性水玻璃的水解和硅胶化.硅胶的生成导致了初凝发生.而在OH-激发条件下矿渣中Ca2+向外迁移扩散并与溶液中已存在的活性发生Sio44水化反应，迅速形成低碱C-S-H凝胶，加剧了快速凝结的发生.矿渣-改性水玻璃-水体系的较高的早期水化速率从孔结构的变化和结合水的测定得到了直接的证实。2、当Mo大于2.25时，随着Mo增大，导致凝结时间迅速降低，反应加速，是由什么引起的，更多的OH?此处是学生的笔误，应为当MO大于2.25时，随着MO增大

12、，导致凝结时间迅速增加，当Mo在1.01.75时,Mo的增大对AAS水泥的凝结并无明显的延缓作用。其机理为：模数为MO=0.5时的水玻璃碱性最高,SiCU4-含量最小。而水化早期，是水玻璃中Si44-和矿渣颗粒溶解出来的Ca?+之间的反应。碱性大，虽然可以溶解出较多的Ca?+,但较少的SiCk4-,满足不了生成C-S-H的需求,因止匕,初、终时间较长。而当模数大于0.8之后，碱性会逐渐降低，使矿渣颗粒的解体受到影响；而且，随模数增加，水玻璃中硅酸根阴离子的单聚体减少、多聚体增加，使硅氧基团的活化点减少，从而延长了碱-矿渣水泥的凝结时间。(4)还有学者认为，高浓度OH-导致Si-O-Si、Si-

13、O-AkA1-O-A1等共价键断裂，使矿渣玻璃体硅氧键断裂形成非桥氧的自由端和带羟基的硅酸根，大量OH-使矿渣中的玻璃体解体。由于Me-O的键能较小，就有较多Ca?+进入溶液，与SiO44-结合形成致密低碱度CSH,同时804产在静电作用下进行快速聚合，最终导致速凝(Sameasdiscussedby朱效荣?)。答：朱效荣认为碱-矿渣水泥的快凝是由于矿渣受碱的强烈激发，使矿渣玻璃体硅氧键断裂形成含有非桥氧的自由端和羟基的硅酸根离子，溶出的钙离子与硅酸根离子相互结合形成C-S-H凝胶，同时硅酸根离子在静电作用下进行了快速的聚合，引起快凝。可以看出二者的观点基本一致。(5)朱效荣等利用引入带电荷的

14、阴阳粒子，在电荷斥力作用下阻止延缓钙离子的移动速度，或降低硅酸根离子的静电引力，从而阻止水化硅酸钙的生成，延迟硅酸根离子的聚合，以达到缓凝效果的缓凝机理，人工合成的方法研制成功了BF、TH、FQ三大系列(铭酸盐与蜜胺系列减水剂复配而得)的低掺量高效缓凝剂，发现缓凝剂对碱矿渣水泥的强度没有副作用。在此基础上，在北京城建混凝土公司进行了工业化批量生产，生产强度等级为C40、C50的混凝土，并应用于住宅楼工程，实际应用时发现其强度高，和易性好，各力学和耐久性指标均满足要求(theprojectwascomp1etedin2001.canyoufindperformanceinfoaboutthisbui1dingafter10yearnow?)答：关于这座建筑，原文中未详细描述，我正尝试在网上联系朱效荣所在公司，看他们能否提供信息。参考文献1王立久,吴丹琳.从水化反应动力学到水泥浆体微结构J丹东纺专学报,2003,11(1):1-32肖忠明,张大同,陈萍,等.水玻璃对水玻璃型碱-矿渣水泥的凝结时间及力学性能的影响J水泥石灰,1994(4):13-15,3朱效荣.碱-矿渣水泥高效缓凝剂的研究及应用J水泥,2001(7)：1-3下周计划1、继续阅读相关文献2、实验室建设