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《氯氧鎂水泥的水化歷程及動力學機理研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、中國科學院大學UniversityofChineseAcademyofSciences博士學位論文2013年4月StudyonhydrationmechanismandKineticofMagnesiumOxychlorideCementByWenJingADissertation／ThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofInorganicChemistryQingh
2、aiInstitutionoftheUniversityofChineseAcademyofSciencesApril，2013Ⅲ7帥6㈣3¨¨¨n¨¨●1．_■Ⅲ暑洲3㈣2ⅢY摘要摘要氯氧鎂水泥(簡稱“MOC”)是一種重要的氣硬性膠凝材料，因其具有早強、高強、快凝、堿度低、耐磨、防火、裝飾效果好、抗鹽鹵腐蝕等優(yōu)點而受到世界各國的廣泛關(guān)注。但由于其吸潮返鹵、抗水性差、放熱量大等缺點，又極大地限制了該材料的廣泛應用。本文以氯氧鎂水泥的水化歷程及動力學機理為研究方向，通過測定不同MOC體系的水化放熱曲線，采用水化動力學模型探索了MOC的水化機理以及外加劑的
3、改性機理，得到了半衰期、活化能、反應速率常數(shù)等動力學參數(shù)，根據(jù)參數(shù)的物理意義分析了各體系的動力學行為。同時，研究了青海鹽湖副產(chǎn)物一水氯鎂石的部分熱解產(chǎn)物的放熱規(guī)律，分析了檸檬酸和磷酸改性熱解鎂水泥的水化歷程和物相組成。取得的主要研究成果如下：1、劃分了MOC的水化歷程。采用水化熱法嚴格劃分了MOC的水化歷程，并采用環(huán)境掃描電鏡(ESEM)和X射線衍射一全譜分析(XRD．TotalPattemSolution，XRD．Topas)定性定量法分析了MOC水化過程的物相組成及微觀形貌；分析了原料配比、MgO活性、水化溫度對MOC水化歷程的影響，并用熱力學數(shù)據(jù)
4、解釋了各體系放熱量產(chǎn)生差異的原因。結(jié)果表明：在MOC的水化過程中，隨著MgO／MgCl2分子比的增加，MOC的誘導期和加速期延長、放熱速率和3d總放熱量降低；隨著H20／MgCl2分子比的增加，MOC的誘導期和加速期提前、放熱速率先升高但在加速期結(jié)束后又降低、3d總放熱量降低；隨著MgO活性的提高，MOC的誘導期和加速期提前、放熱速率和3d總放熱量升高；升高溫度提高了MOC水化各階段的放熱速率，縮短了放熱時間，降低了3d的放熱量。2、研究了礦物摻合料和化學外加劑對MOC水化放熱特性的影響。結(jié)果表明：礦物摻合料和化學外加劑均使MOC的誘導期和加速期延長、
5、放熱速率和3d總放熱量降低。外加劑的種類和摻量對MOC水化歷程的影響效果不同，摻量越大，對MOC水化歷程的影響越明顯。與摻外加劑MOC體系的熱解估計值相比，礦物摻合料MOC體系的實際放熱量大于熱解估計值，由此說明礦物摻合料通過發(fā)揮“微集料效應”促進了MOC的水化反應；而化學外加劑MOC體系的實際放熱量小于熱量估計值，由此說明化學外加劑通過緩凝作用抑制了MOC的水化反應。3、研究了不同MOC體系的水化動力學行為。采用Knudsen方程計算了各體系的動力學方程，得到了最大放熱量尸。和半衰期t50；采用水化動力學Kondo模型計算了各水化階段的反應速率常數(shù)K
6、和反應機理常數(shù)Ⅳ。結(jié)果表明：MOC在不同的水化階段受控機制不同，加速期受成核的自動催化反應控制，穩(wěn)定期受擴散作用控制，而減速期受自動催化反應和擴散作用雙重控制；礦物摻合料促進了MOC加速期的自動催化反應而化學外加劑抑制該反應，兩類外加劑都抑制了穩(wěn)定期的擴散過程。4、研究了外加劑對MOC水化過程的作用機理。XRD結(jié)果顯示，礦物摻合料促進了氯氧鎂水泥的水化歷程及動力學機理研究MOC的水化反應，而化學外加劑對MOC水化過程的影響效果為水化1d時表現(xiàn)為抑制作用、水化ld后表現(xiàn)為促進作用。SEM結(jié)果顯示，礦物摻合料通過發(fā)揮“微集料效應”促進了MOC的水化反應，但
7、并沒有改變水化產(chǎn)物5Mg(OH)2·MgCl2"8H20(簡稱“P5”)的結(jié)晶形態(tài)；而化學外加劑通過“吸附一配位”效應，抑制了MOC的水化反應，同時改變了水化產(chǎn)物P5的結(jié)晶形態(tài)。DSC結(jié)果顯示，礦物摻合料使P5的各吸熱峰向低溫方向移動，從而降低了P5的熱穩(wěn)定性；而化學外加劑對P5熱穩(wěn)定性的影響效果不盡一致，磷酸降低了P5的熱穩(wěn)定性，鐵釩增加了熱穩(wěn)定性，而檸檬酸對熱穩(wěn)定性幾乎沒有影響。5、分析了青海鹽湖副產(chǎn)物一水氯鎂石的熱解產(chǎn)物的放熱規(guī)律，采用外加劑改性技術(shù)，研究了檸檬酸改性和磷酸改性熱解鎂水泥的放熱特性和力學性能，分析了改性熱解鎂水泥的物相組成及水化機
8、理。結(jié)果顯示：青海鹽湖水氯鎂石的部分熱解產(chǎn)物具有放熱量大和強度低等缺點，不宜直接制備鎂水泥；向
