柠檬酸对建筑石膏水化的影响及其机理研究

系统研究了柠檬酸对建筑石膏凝结硬化过程及二水石膏晶体形貌的影响,以及不同pH值下的柠檬酸缓凝效果,并结合光电子能谱分析技术对其作用机理进行了分析.结果表明:柠檬酸使建筑石膏的水化放热变缓,液相过饱和度和早期水化率降低;柠檬酸与二水石膏表面的钙离子产生化学结合,其结合层覆盖在二水石膏晶胚表面,降低了晶核的表面活性,增加了成核势垒,使二水石膏晶体成核数目减少,速率减慢,诱导期延长;柠檬酸对二水石膏[111]面钙离子的选择性吸附,抑制了二水石膏在C轴上的生长,改变了二水石膏的晶体形貌,使其由针状转化为短柱状;由于二水石膏晶胚减少,晶体生长时间较充分,导致晶体尺寸明显粗化,且柠檬酸掺量越大,晶体粗化现象越严重.

聚羧酸系减水剂在石膏颗粒表面的吸附特性及其吸附-分散机理

采用紫外吸收光谱分析、微电泳仪、光电子能谱分析技术研究聚羧酸系减水剂(Polycarboxylate-type super-plasticizer,PCS)在石膏表面的吸附特性、表面电化学性能及其对石膏浆体流动度经时性的影响。结果表明,石膏表面钙元素2p电子结合能发生了明显的化学位移,PCS在石膏颗粒表面为化学吸附,其吸附等温线基本符合Lang-muir等温方程,吸附热20.85 kJ/mol,吸附层厚度7.5 nm;聚羧酸为梳状吸附,吸附量较小,静电斥力效应较弱,其分散作用主要来自于吸附层空间位阻效应。空间位阻效应产生的分散性受石膏水化作用的影响较小,因而具有良好的分散稳定性。

磷石膏中的有机物、共晶磷及其对性能的影响

有机物与共晶磷是磷石膏中的主要有害杂质.采用浮选、萃取分离浓缩技术,应用色谱-质谱联谱分析、红外光谱分析、扫描电镜显微分析,结合宏观性能试验,对磷石膏中的有机物、共晶磷分布及它们对性能的影响进行了研究.结果表明,磷石膏中的有机物为乙二醇甲醚乙酸酯、异硫氰甲烷、3 甲氧基正戊烷、2 乙基 1,3 二氧戊烷,且分布于二水石膏晶体表面,它们的含量随磷石膏颗粒度的增加而增加.这些有机杂质可削弱二水石膏晶体间的接合,使硬化体强度降低;磷石膏中的共晶磷随磷石膏颗粒度的增加而减少,它可延缓胶结材凝结硬化,使水化产物晶体粗化、结构疏松.

大分子缓凝剂对建筑石膏水化进程的影响及缓凝机理

研究了大分子缓凝剂(骨胶)对建筑石膏水化进程、液相离子浓度与过饱和度及二水石膏晶体形貌的影响,结合X光电子能谱分析技术对其缓凝机理进行了分析。结果表明:骨胶能抑制建筑石膏早期水化,使其水化放热减缓,早期水化率降低,凝结时间延长;骨胶对二水石膏晶体形貌影响较小,但使二水石膏晶体尺度明显增大;骨胶与二水石膏晶核表面钙元素作用,在其表面形成化学吸附层,降低晶核表面能,抑制二水石膏晶核生长,使建筑石膏水化进程变缓。

石膏减水剂作用机理研究

系统研究了萘系FDN(β-naphthalene sulfonie acid type),多羧酸系HC(polycarboxylate type),两种不同类型减水剂在石膏表面的吸附特性、界面结构、分散作用及其稳定性,以及减水剂对石膏水化进程、硬化体微结构的影响。根据性能测试结果,探讨了石膏减水剂作用机理。结果表明,减水剂吸附改变了石膏颗粒界面结构与电化学性质,通过静电斥力和空间位阻发挥分散作用。直链型FDN为平躺吸附,其分散作用主要为依赖于ξ电位的静电斥力,ξ电位则决定于石膏表面首层吸附量;接枝共聚型多羧酸减水剂为梳状吸附,其分散作用为空间位阻与静电斥力协同作用;由于新生水化产物对静电斥力的屏蔽作用,静电斥力引起的分散作用的稳定性较差,流动度经时损失大;空间位阻效应受水化影响较小,其分散作用的稳定性较好,流动度经时损失较小;减水剂对石膏水化进程、水化产物形貌影响甚微,但可明显改善硬化体孔结构,使孔隙率降低,孔径细化。

可再分散乳胶粉对水泥砂浆的改性作用

特细砂水泥砂浆一般都存在和易性差、抗裂性能低等缺陷,而可再分散乳胶粉具有改善水泥砂浆各项性能的优点。本文对可再分散乳胶粉对特细砂水泥砂浆的和易性、抗裂性、抗渗性以及粘结性等的影响进行研究,结果表明,可再分散乳胶粉掺量达到1.5%时,特细砂水泥砂浆的压折比最低达到2.49,此时粘结强度和抗裂强度的增加量分别达到49%和84%。

三聚磷酸钠对二水石膏晶体生长习性与晶体形貌的影响

三聚磷酸钠是建筑石膏高效缓凝剂。用扫描电镜和X射线光电子能谱研究了三聚磷酸钠对建筑石膏凝结硬化、液相离子浓度与过饱和度、二水石膏晶体生长习性与形貌的影响。从晶体生长的角度分析了三聚磷酸钠对二水石膏的作用机理。结果表明:三聚磷酸钠显著改变了二水石膏晶体的生长习性,使其由针状变为短柱状或板状,且晶体尺度增加;三聚磷酸钠通过化学作用选择吸附在二水石膏晶体(111)面,抑制其在c轴方向的生长,改变了晶面在不同轴向的相对生长速率,使二水石膏晶体生长习性和形貌发生了改变;三聚磷酸钠使石膏液相离子浓度和过饱和度降低,晶体成核几率和成核速率降低,导致二水石膏晶体粗化。

磷石膏中可溶磷形态、分布及其对性能影响机制的研究

可溶磷是磷石膏中主要有害杂质 .采用DSC ,SEM ,原子吸收光谱分析及结晶水测定 ,结合宏观性能试验 ,对可溶磷分布、形态及其对性能影响进行了研究 .结果表明 :可溶磷主要分布在二水石膏晶体表面 ,其含量随磷石膏粒度增加而增加 .可溶磷降低二水石膏脱水温度和液相过饱和度 ,使二水石膏晶体粗化 ,硬化体强度降低 .磷石膏胶结材水化时 ,可溶磷转化为Ca3 (PO4 ) 2 沉淀 ,覆盖在半水石膏晶体表面 ,阻碍其溶解与水化 ,使其缓凝 .不同形态可溶磷中 ,H3 PO4 对性能影响最大 .

EPS表面改性及其保温砂浆的耐候性与抗裂性

EPS表面为憎水性 ,无机胶凝材对其不润湿。在新拌砂浆中 ,由于EPS颗粒与水泥浆体之间不亲合 ,且容重很小 ,所以在搅拌过程中很容易造成EPS颗粒“上浮” ,从而导致砂浆分层 ,保水性下降 ,严重影响其和易性与施工性能。通过对EPS预处理 ,使其表面由憎水性变为亲水性 ,使之能被新拌硅酸盐浆体所润湿。EPS表面改性的技术途径为 :选择适宜的高分子粘结剂和偶联剂 ,配制低水灰比的聚合物硅酸盐胶凝材 ,利用粘结剂和偶联剂的双重作用 ,通过复合胶凝材对EPS的表面包裹 ,在EPS表面形成亲水性硅酸盐薄壳 ,实现EPS表面改性。以改性EPS为轻骨料 ,水泥为胶结材 ,纤维和聚合物改性可配制施工性、热工性、耐候性、抗裂性良好的保温砂浆。这种新型保温砂浆可用于外墙外保温 ,突破了传统保温砂浆只能作内保温的局限 ,已在建筑节能示范工程中大规模应用。

缓凝剂对建筑石膏结构与强度的负面影响

利用SEM扫描电镜、MIP压汞测孔技术等测试手段,系统深入地研究了柠檬酸、多聚磷酸钠、骨胶3类常用典型缓凝剂对建筑石膏水化早期液相过饱和度、晶体形貌以及硬化体孔结构的影响,研究了石膏强度损失的内在原因和机制.结果表明:缓凝剂降低了胶凝材水化早期液相过饱和度,改变了二水石膏结晶习性和晶体形貌,晶体明显粗化,晶形也由针状转变为短柱状,大大削弱了晶体间的搭接,硬化体孔径增大,大孔比例明显增加,孔结构劣化,并最终导致建筑石膏强度的大幅度降低.强度损失与其缓凝效果基本成正比,掺量越高,缓凝时间越长,强度损失越大.

柠檬酸对二水石膏晶体生长习性与晶体形貌的影响

利用扫描电镜 (SEM)、X射线光电子能谱 (XPS)等测试手段分析了柠檬酸对二水石膏晶体结晶习性的影响 ,并从晶体生长的角度揭示了柠檬酸的缓凝机理 .结果表明 :柠檬酸由于能与钙离子发生络合作用 ,降低了钙离子在各个晶面上的叠合速率 ,从而减缓了石膏晶体的生长速率 ,晶体粗化 ;柠檬酸优先吸附在生长最快的c轴方向上 ,抑制c轴的生长 ,从而改变各个晶面的相对生长速率 ,晶形由针状变为短柱状 ;加入柠檬酸后 ,建筑石膏的缓凝、石膏硬化体强度的下降均与二水石膏晶体生长习性的改变息息相关 .

FDN减水剂对建筑石膏水化和硬化体结构的影响

采用SEM扫描电镜、氮吸附法和MIP压汞测孔技术,水化温度、水化率和电导率等测试手段,研究了萘系减水剂FDN对建筑石膏水化进程及其硬化体强度、孔结构、晶体形貌的影响.结果表明:FDN可显著提高建筑石膏硬化体强度,当FDN掺量在1.0%(质量分数)以内时,建筑石膏硬化体强度增长较快;FDN对建筑石膏水化进程、水化产物形貌影响甚微,但可明显改善硬化体孔结构,使其孔隙率降低、孔径细化,而这正是减水剂增加建筑石膏硬化体强度的原因所在.

石膏减水剂的吸附形态与分散稳定性研究

采用紫外吸收光谱分析、微电泳仪、光电子能谱分析技术研究了萘系、多羧酸系 2种类型减水剂在石膏表面的吸附特性、表面电化学性能及其对石膏浆体流动性的影响。结果表明 ,FDN、HC在石膏颗粒表面的吸附基本符合 L angm uir等温方程 ,FDN为物理吸附 ,HC为化学吸附。 FDN为平躺吸附 ,吸附量较大 ,吸附层的静电作用较强 ,空间位阻小 ,其分散作用主要取决于静电斥力 ,ζ电位主要取决于 FDN首层吸附量 ;多羧酸为梳状吸附 ,吸附量较小 ,静电效应较弱 ,但吸附层空间位阻较大。减水剂分散性取决于ζ电位静电斥力和吸附层空间位阻。由于水化产物对静电斥力的屏蔽效应 ,静电斥力分散作用的稳定性差 ,其流动度经时损失大。空间位阻的分散性受胶凝材料水化作用的影响较小 ,其稳定性优于静电斥力。

Na_2SO_4对硬石膏水化进程及其水化产物形貌的影响(英文)

通过硬石膏水化率、水化温度、液相离子浓度测定和硬化体显微结构分析,研究了Na2SO4对硬石膏水化进程和二水石膏晶体形貌的影响,从二水石膏晶体生长角度探讨了Na2SO4的作用机理。结果表明:Na2SO4可促进硬石膏溶解,使硬石膏水化率提高,水化热集中,水化潜伏期缩短,水化进程加快;Na2SO4还可提高二水石膏的析晶过饱和度,使二水石膏临界晶核半径减少,晶体成核与生长速率加快,晶体尺寸减小;Na2SO4形成富SO42–液相,有利于二水石膏晶体结构基元形成,高SO24–浓度改变了晶面在不同轴向生长的相对速率,使c轴方向的生长具有优势,从而改变了二水石膏晶体生长习性,使二水石膏晶体由板状变为针柱状。

EPS保温砂浆研制及施工工艺

EPS保温砂浆的抗裂性、耐候性优良 ,可用于外保温 ,本文介绍它的性能和施工工艺。

减水剂对建筑石膏的助磨作用和性能的影响

采用离心式颗粒粒度分析、SEM微结构分析、压汞法孔结构分析、紫外吸收光谱吸附量测定与电泳法ζ电位测定,结合宏观性能试验,研究了减水剂对石膏的助磨和分散作用.结果表明,减水剂磨前掺入不仅具有良好的助磨效应,而且分散能力有显著提高.减水剂磨前掺入可显著提高石膏的粉磨效率,提高石膏的比表面积,使颗粒粒度细化;可明显增加减水剂在石膏表面的吸附量与ζ电位,其分散能力大大优于减水剂同掺.这为减水剂作为功能组分制备石膏基材料提供了依据以及工艺路线.

硫酸盐激发与矿渣改性硬石膏胶结材

充分利用硬石膏胶凝性,开发硬石膏胶结材是对硬石膏资源最合理、有效的利用。本文通过对硬石膏水化率与水化温升测定、比表面积与水化活性关系、硬化体相组成与显微结构分析,重点研究了硫酸盐激发、矿渣改性、粉磨活化对硬石膏胶结材料的影响。结果表明:硫酸盐可以缩短硬石膏凝结时间,提高硬石膏水化率,使硬石膏水化热集中,水化温升增大,硬石膏水化进程加快;矿渣可以促进硬石膏水化,形成钙矾石、水化硅酸钙等水硬性矿物,提高硬石膏胶结材的强度与耐水性;硬石膏溶解水化活性随其分散度增加而提高。采用硫酸盐激发、矿渣改性和粉磨活化可以配制28d抗压强度32.5MPa、软化系数0.78的硬石膏胶结材。

有机酸结构对α半水脱硫石膏晶体形貌的影响及其调晶机理

研究了有机酸羧基数量、羧基间距、羟基等辅助基团、双键及其顺反构造对α半水脱硫石膏晶体形貌的影响,从吸附和晶体生长角度分析了有机酸调晶机理。结果表明,一元有机酸没有调晶效果;羧基间距3个C原子的二元或多元有机酸是高效调晶剂,如丁二酸、柠檬酸等;邻位羟基有助调作用,使有机酸调节效果更好;顺式结构有机酸调晶作用略有增强,反式结构破坏羧基的协同作用,调晶能力基本丧失。有机酸2个羧基同时与Ca2+络合,选择吸附在α半水脱硫石膏(111)面,形成环状络合物,阻碍Ca2+扩散和晶面生长,削弱(111)面c轴生长速率的比较优势,改变α半水石膏晶体生长习性和形貌。

三聚磷酸钠对建筑石膏水化进程的影响及缓凝机理研究

系统研究了三聚磷酸钠对建筑石膏水化进程、液相离子浓度与过饱和度及二水石膏晶体形貌的影响,结合X光电子能谱分析技术对其缓凝机理进行了分析。结果表明:三聚磷酸钠使建筑石膏水化放热变缓,早期水化率降低,诱导期延长;三聚磷酸钠使液相离子浓度和过饱和度降低,二水石膏晶体粗化,晶型由针状转化为短柱状;三聚磷酸钠使二水石膏晶核表面钙元素2p电子结合能发生1.267eV化学位移,它与二水石膏表面的钙元素作用,在其表面形成化学吸附层,阻碍二水石膏晶核生长;三聚磷酸钠形成磷酸钙难溶盐覆盖在建筑石膏表面抑制其溶解和三聚磷酸钠在二水石膏晶核表面形成化学吸附层阻碍其生长是三聚磷酸钠缓凝的内在原因。

丁二酸对α半水脱硫石膏晶体生长习性与晶体形貌的影响

采用扫描电镜、显微红外分析仪和X光电子能谱研究了丁二酸对α半水脱硫石膏晶体生长习性与形貌的影响,从晶体生长角度分析了丁二酸的晶形调节作用机理.结果表明:丁二酸显著改变了α半水脱硫石膏晶体的生长习性,使其由长棒状转变为短柱状或片状,且晶体发育更完整,晶体尺度变大;控制丁二酸的掺量,可制备长径比为1∶1的短柱状α半水脱硫石膏晶体;通过羟基与Ca2+络合作用,丁二酸选择吸附在α半水脱硫石膏的(111)面,抑制其在c轴方向生长,使晶体沿c轴生长的比较优势被削弱或逆转,从而改变了晶面在不同轴向的相对生长速率,使α半水脱硫石膏晶体生长习性和形貌发生改变;丁二酸降低α半水石膏晶体生长速率,晶体生长发育的时间更充分,导致晶体尺度增大.