镍渣机械力化学效应及其对反应活性的影响

为提高镍渣的反应活性,根据机械力化学原理,采用高能球磨技术处理镍渣并采取蒸压工艺制备镍渣制品.通过粒径分析、X射线分析以及扫描电镜分析等手段研究不同高能球磨时间下镍渣的粒径、结构和形貌变化以及镍渣的反应活性变化.结果表明:高能球磨可以进一步细化镍渣,使大颗粒块状粉体破裂、表面粗糙化并提高镍渣的反应活性,长时间球磨可使水化样品诱导期和加速期两个阶段的水化放热量显著增大;高能球磨4 h时镍渣蒸压试块的强度最大,可达24.4 MPa,是未高能球磨时的4.5倍,球磨4 h后蒸压试块水化产物的X射线谱图中出现了硬硅钙石、托勃莫来石和镁水化物等衍射峰.

酚醛树脂改性脱硫石膏的力学性能

采用热压成型工艺、酚醛树脂改性脱硫石膏,研究了该复合材料的力学性能。采用X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)对复合材料微观结构进行表征。结果表明:在160℃、5MPa条件下,热压2分钟,酚醛树脂掺量为1%、硅烷偶联剂掺量为0.1%、膨胀剂掺量为3%,复合材料弯曲强度和压缩强度分别为23.1MPa和49.5MPa,与空白样相比,分别提高了234.8%和38.7%。酚醛树脂包裹在脱硫石膏颗粒表面,阻碍了脱硫石膏水化,并起到填充孔隙、改变脱硫石膏晶体形状的作用。

酚醛树脂改性脱硫石膏的热压工艺与耐水性能

研究了热压成型工艺对酚醛树脂改性脱硫石膏复合材料(简称复合材料)力学性能的影响,以及酚醛树脂对复合材料耐水性能的影响.采用X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)以及等温量热仪研究了酚醛树脂改性脱硫石膏的微观结构及水化机理.结果表明:复合材料抗折强度最佳热压成型工艺为热压压力8MPa,热压温度160℃,热压时间120s,抗压强度最佳热压成型工艺为热压压力8MPa,热压温度180℃,热压时间75s;当酚醛树脂掺量(质量分数,下同)为1.0%,硅烷偶联剂掺量为0.3%且膨胀剂掺量为3.0%时,复合材料2,24h的吸水率分别为0.58%和1.07%;酚醛树脂具有填充孔隙、密实体系和提高复合材料耐水性能的作用.

高温与碳化对铝酸盐水泥水化产物氯离子结合稳定性的影响

通过对比4种铝酸盐水泥(CAC)常见水化产物CAH_(10)、C_(2)AH_(8)、C_(3)AH_(6)、NO_(3)-AFm与氯离子充分结合所得Fs样品在高温和碳化前后的氯离子结合量、浸泡液pH值、物相组成及微观形貌等,研究了温度和碳化作用对CAC水化产物与氯离子结合稳定性的影响.结果表明:高温仅影响CAC水化产物物理吸附氯离子的稳定性,对化学结合稳定性基本无影响;碳化作用导致Friedel's盐溶解,生成以方解石为主的CaCO_(3),使浆体中的自由氯离子浓度增加;相比之下,CAH_(10)、C_(2)AH_(8)与氯离子结合后的Fs样品抗碳化能力较好.

光镊技术进展及其在水泥基材料中的应用展望

受限于传统表征方法的能力,在建立硅酸盐水泥最主要的水化产物——水化硅酸钙(C-S-H)理论模型时获取的化学组成、结构参数等信息多是基于水泥颗粒群的测试结果。由于C-S-H的组成和结构极易受水化环境影响,C-S-H结构和组成的量化研究有待进一步优化。光镊技术作为一种可实现微小粒子无损捕获的技术,已被用于多个领域的单颗粒研究。将光镊技术引入水泥基材料领域,观测单个水泥颗粒的水化,有利于实现其水化条件的精准控制,降低不同颗粒间的相互影响。利用光镊技术从微米和纳米尺度直接获取C-S-H的形貌特征、化学组成及结构参数等信息,为进一步优化C-S-H纳米结构模型提供理论依据。按照捕获精度的不同,光镊技术经历了三个主要发展阶段:(1)常规远场光镊。多适用于捕获微米级粒子。其捕获对象以生物细胞为主,逐渐向有机和无机材料领域拓展。(2)近场光镊。利用近场光学的倏逝场,突破了传统衍射极限限制,实现了微米及亚微米尺度粒子的捕获。(3)纳米孔径光镊。主要基于自诱导反作用力(SIBA)效应,使得捕获精度提升至纳米尺度,降低了激光功率,减小了热损伤,丰富了光镊技术可操控的对象。目前三种光镊技术的捕获介质满足液体、气体与真空环境,捕获对象包含有机粒子、无机粒子和金属粒子等,理论上可满足各领域的研究要求。光镊技术能否捕获微粒与激光波长、光束功率、捕获介质、微粒性质等诸多因素相关。微粒性质主要与其折射率有关,折射率越大越有利于产生拉力,即梯度力。本文统计了已经实现捕获的部分微粒的性质,其物质折射率涵盖0.30~2.86。对水泥颗粒而言,其折射率在1.7左右,静止空气的捕获介质不会影响水泥水化,毫瓦级的捕获功率不足以损伤水泥颗粒,因此理论上可实现稳定捕获。本文综述了光镊技术的研究现状,重点探讨了其应用对象、操作环境以及操作精度的异同,提出了光镊技术在水泥基材料中的应用前景。

硅酸盐水泥水化产物微纳结构的原位研究

采用BSE-Raman原位表征了硅酸盐水泥水化产物的Raman光谱和空间分布。结果表明:BSE-Raman能够原位获取水化硅酸钙(C–S–H)中硅氧四面体链Q^(1)、Q^(2)、Q^(3)的结构信息。不同形貌组分的原位Raman光谱均由多种水化产物的Raman特征峰组成,即水泥水化产物在纳米尺寸存在混合现象。其中,占比最大的绒球状骨架主要由C–S–H和钙矾石(AFt)组成。BSE-Raman可快速、原位、精确识别不同的物相,在水泥基材料微结构表征方面具有广阔前景。