活性氧化镁对碱矿渣混凝土固化氯离子性能影响研究.docx

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1、活性氧化镁对碱矿渣混凝土固化氯离子性能影响研究想要更好的推广碱矿渣胶凝材料的应用，就要了解其水化产物是 什么，并且随着时间的推移其水化产物有何变化等等。水泥的水化产 物是影响水泥性质的最重要因素，水化产物的特性和数量决定了水 泥石的物理力学性能和耐久性能。根据大量的研究，碱矿渣水泥石中, 主要存在着两类水化物，即CaO-SiO2-H2O系统的水化物和 Na2O-AI2O3-SiO2-H2O系统的水化物，此外，也可能存在 Na2O-CaO-AI2O3-SiO2-H2O系统的水化物，不会出现在硅酸盐水泥中必然 存在的Ca(OH)2及其他高碱性水化硅酸钙等高碱性水化物卬o那么氧化镁掺入碱矿渣水泥中，

2、其水化产物是什么呢？ Fei认为: 水化生成的镁离子与断开的Si0、Al-O反应生成M-S-H凝胶或 者类水滑石，而M-S-H很难通过XRD检测出来。本人认为是仪器 量程的限制性和其含量低造成的。BreWm发现Mg(0H)2在低SQ活 性环境中生成。单继雄卬通过7 d、2 8 d、6 0 d的水化产物XRD图分析得 出60天时类水滑石峰较为明显，并且做了相关实验得出以下结论： a .掺入活性氧化镁后AA S浆体的吸水率降低，混凝土的干缩减少， 对氯离子抗渗性能提高。b.掺入活性氧化镁可以有效提高AAS混凝土的抗碳化性能，随着 氧化镁掺量的增大，碳化深度逐渐下降。C ,掺入氧化镁后，增加了AAS

3、浆体中类水滑石的生成量。从宏观上看，这些性能都是很合情合理，因为大家都知道氧化镁的膨 胀作用会填充微观缝隙，这样使胶凝材料变得更加密实。但是关于氧 化镁掺入碱矿渣水泥水化后的微观机理解释还很是欠缺，所以作为一 名当代研究生，很有责任和义务去解决目前存在的问题。水滑石、类水滑石和柱撑水滑石统称为水滑石类材料，是一类由 带正电荷层和层间填充带负电荷的阴离子所构成的层状化合物，又称 为层状双氢氧化物。理想分子式为：Lm2+1 -xM3x ( OH)21 x+Anxn mH20,其中，M2+是二价金属阳离子，！VP+是三价金属阳离子，An一是层间 阴离子卬。类水滑石也即层状双金属氢氧化物(LDH),理

4、想分子式为 Mg6AI2(OH)I6CO3 4H2O,是一种层状阴离子粘土矿物，单元层结构由 类似氢氧化镁Mg(OH)R的八面体构成。由于八面体中心的Mg?+被 AW同晶置换，导致水滑石层间带有大量永久正电荷，中层间的CC2- 所带负电荷与层上正电荷平衡，使这一结构呈电中性。水滑石在450 550 左右焙烧能破坏其层状结构，转化成较稳定的双金属氧化 物Mg3AlO4(OH) (LDO),焙烧后的产物具有介孔结构，比其前驱物 的比表面积更大，且具有结构“记忆”效应，即在一定条件下重新吸 收水和阴离子而部分恢复原有层状结构。这种结构“记忆”效应使水 滑石具有较强的阴离子吸附性，可作为阴离子污染物的

5、吸附剂。 总结：1, 了解了类水滑石相关物理化学性能，再来解释碱矿渣水泥掺氧化镁胶凝材料相关性能的化学机理解释。由于水滑石类材料层间阴 离子可与外界溶液中的阴离子进行交换，故可作为良好的阴离子污染 物，吸附剂。所以掺氧化镁的碱矿渣具有固化氯离子的能力，氯离子 存在于结构层与层之间中和正电荷。所以，可以设计一个实验来验证 这个结论。2,类水滑石对二氧化碳的吸附道理也如此，因为层间有结构水, 所以二氧化碳和结构水反应生成Co3%离子，这也很好的说明了掺入 氧化镁后混凝土的碳化深度明显下降，且随着氧化镁掺量的增加，碳 化深度下降量增加。所以也可以设计一个实验来验证此结论。3,在一定范围内如果随着氧化

6、镁掺量的增加，生成的类水滑石 增多，那么碱矿渣固化氯离子的能力就增强，同理其抗碳化能力也增 强。这就存在最佳掺量的研究点，两个最佳很可能不一样，那么就取 最经济值。4,看完登登师兄的抗折实验数据，在14d之前都是增强，通过 对水化产物的测试可知，随着养护龄期的延长，氧化镁水化程度逐渐 增大，并有氧化镁的掺入促进类水滑石的生成。类水滑石的密度小于 C-S-H,其生成时体积增大补偿混凝土的收缩，所以抗折强 度增大。在28d会产生抗折强度的倒缩，通过大量的文献，本人大胆 的猜测，因为实验养护环境的问题，使试块表层的类水滑石结构水脱 离，导致试块表层类水滑石结构的破坏，甚至产生肉眼看不到的微裂 缝，然

7、后又因抗折试验机的作用产生应力集中，大大降低了试块的抗 折强度。展望:因为水滑石是多层八面体单元网状结构，研究镁铝水滑石的分子 结构，采用软件模拟，或者化学计算结构力学模型，结合核磁共振测 得的键能，希望能更好的解释掺氧化镁碱矿渣胶凝材料的力学性能。图1 HTk的结构示意图Fig. 1 The scheme of the HTIc structure1陈友治.碱矿渣水泥的理论基础J.新世纪水泥导报，2000,(3): 10 12.2 J i n F, Gu K, A1-T a b b a a A. Strength and Drying Sh r i nk a ge o f React i v

8、 e MgO Mo d i f i e d Alkali-act ivated Slag Paste J. Construction and Bui Iding Ma t e r i a 1 s, 2 014, 51 :395-404.3 BreW D M R, Glasser F P. The Magnes i a-s i 1 i c a Ge 1Phase i n Slag Ceme n t s ： A1 k a 1 i (K, Cs) Sorpt ion Potent i a 1 0 f SyntheticGels J. Ceme n t and Concrete Researc h, 2 00 5, 35:77-83.4单继雄，陈伟，田亚坡，韩鹏飞，邹 涛.活性氧化镁对碱矿渣混凝土抗碳化性能影响研究J.武汉理工大学学报，2015, 37( 1): 10 15.5严刚，张盛汉，成双，钟宇.铝镁水滑石吸附氯离子性能研究J.青海大学学报，2011, 29( 1) : 20- 24.6刘庆梅，刘丹，陶丽霞，王东梅.镁铝水滑石对有机物吸附的 性能和机理研究Lj.环境科技，2013, 26( 5):6- 9.续：在做完预实验抗压实验后有如下结论：1,养护条件对其性能的影响。(三种)2,水玻璃激发剂温度对其性能的影响。(三个)3,氧化镁最佳掺量。(五个)