粉煤灰基地聚合物反应机理及各组分作用的研究进展.docx

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1、1、 关于论文开题的问题吴老师，最近正要讨论学生的论文开题方向，季老师之前有过建议，以碱激发水泥的成本、工作性、缓凝作为论文的方向。如果以此作为方向，我觉得是否可以其中的几个方面作为方向，比如，若以改善碱激发水泥(以偏高岭土、粉煤灰作为胶凝材料)的工作性能作为主要目标(gooddirection),通过对配合比、原材料、养护制度等方面的优化，以获得性能优良的碱激发水泥，在此基础上再设法降低一些成本。您之前曾提到的泰国学者论文中在未使用缓凝剂的情况下其凝结时间有60分钟，是否我的论文不以缓凝为重点问题(firsttounderstandwhytheyhaveverylongsettingtime

2、sandduplicatetheirresults,maybetherearesomethings(whichwerenotcalledretarder)intheirmixwhichretardthereaction.。请您给学生的开题方向提供一些建议。Iagreewiththeseobjectives.Paymoreattentiontotestresultsbyoptimizingmixcompositions.Trytolearnandtakeadvantageofwhatotherpeoplehavefoundintermsoftestresults.Donotspendtoomuc

3、htimeonthetheory/hydrationmechanisms,sincethesearenotwellunderstoodandmanysuggestedtheoriesarenotcorrect.2、 原料的获取本周我联系了福建省内十余家高岭土或者偏高岭土的厂家，发现了一些问题：虽然省内高岭土矿产储量极大(超过5000万吨)，且由高岭土制作偏高岭土的流程较为简单(600C,戴烧，脱水得到)，但偏高岭上的产量不大。大部分高岭土都直接通过水洗等过程，用于陶瓷等材料的制作。省外一些地区有大量销售偏高岭土(专门用于混凝土的高活性偏高岭土)，可否先从外省购买(sure,noneedtoli

4、mityourselfinFujianonly)3、 关于之前阅读的论文中的疑问正在学习(O11sol-gelapproachtogeopolymerisation)另外，学生已经读完了(EffectofMixtureCompositionsonWorkabilityandStrengthofFlyAsh-BasedInorganicPoIymerMortar),其中提到的DaVidOVitS的理论，是否有必要对其进行了解，我下载了参考文献中他的专利MineralPolymersandmethodofmakingthem，但其中没有什么有价值的理论或者思路。此外，学生已下载了参考文献中theP

5、hysicsandChemistryofSol-GeIPrOCeSSing、TheGeopolymerisationofAluminosilicateMineralsXAstudyonthesettingcharacteristicsofsodiumsilicate-activatedslagpastes),这几篇对学生的学习是否有所帮助，请吴老师提供建议。quicklybrousethrougheachpaperandseewhattestresultstheygot,especiallylongsettingtime,goodstrength,uselessNaOHorUsealtemat

6、ivestosubstituteforNaOH.AsImentionedabove,justunderstandthegeneralprincipleandconceptofthereactions.Thepurposesaretoexplainyourowntestresultsanddonotexpecttoomuchaboutusinganydetailedtheorytooptimizeyourcompositions.Thisisbecausemanyofthesetypesoftheoriesarestilldebatableatbest,readallpapersthatIsen

7、tandpayattentiontosomeremarksImadeonthepaper.4、 阅读文献粉煤灰基地聚合物反应机理及各组分作用的研究进展与之前阅读到的定性机理解释模型相比，在这篇文章中，我了解了学者SmiIaUerVit等通过研究粉煤灰与偏高岭土在碱激发过程中细观力学特征的变化，提出了地聚合物体系体积分数量化模型，并将实验结果与模型预测结果进行了比较。结果表明:该模型能很好地区分在地聚合反应进程中未反应的硅铝相、硅铝凝胶固体颗粒及开口孔隙。DoR =0.8l+(0.17-0.171n(r104)0477庙IK(DoR)=点()1-DoR(2)美GP(DoR)=店(0+)+DoR(

8、3)诲(RR)=堵黑(。一)-(4夕DoRy(DOR)。P(DOR)=I-公益C(DoR)-彦，(DoR)-CDoR式中：，代表碱激发时间：FSkdFAMK代表粉煤灰(或偏高岭土)的绝对密实体积分数；/VHdSFAMK代表粉煤灰(偏高岭土)的空隙率；FkP代表固态凝胶颗粒体积分数；F。P代表开口孔体积分数；。、为参数，与原料种类有关。此外，文中系统地对各组分的作用进行了阐述：(1)水玻璃激发的反应机理：首先是水玻璃的硅胶化作用，释放出部分OH，其反应过程如式为：2Na20.SiO2+2(n+l)H2OnSiO2(active)+2nH2O+NaOH然后，溶液中的OH作用于粉煤灰颗粒，随着CaO

9、键的断裂，玻璃体解体，释放出Ca?+和Si4广离子。而后，由于Ca?+的扩散速度较大，很快进入溶液中，并与活性Si4J发生反应，生成了低碱度的水化硅酸钙凝胶，其反应过程如式所示：SiO2(active)+Ca(OH)2(aq)CaOSiO2(aq)最后，水化硅酸钙凝胶逐渐形成，随着生成量的增多，占据了颗粒间空隙与颗粒表面，使离子的迁移速度变慢，整个体系的水化速率明显降低，反应趋于平衡.(2)钙铝组分的作用地聚合反应首先是从碱性激发剂促使硅铝源中硅铝相结构解体，从而溶解出Si2和AI2O3开始的。因此，地聚合物的性能与硅铝相的溶出、硅氧四面体和铝氧四面体的聚合及网络结构的形成紧密相关。硅铝相的溶

10、出是由于液相中高浓度的OH-作用于硅铝源中的硅氧四面体和铝氧八面体，降低了多面体之间的键合力，进而导致结构的解体；同时其中的铝氧八面体在高PH值的液相条件下转变成为四面体结构，这些四面体解体后就溶解于液相中。硅铝相的溶出主要受激发剂浓度、碱金属离子种类、搅拌速率及硅铝原料性能等因素的影响，其中，硅铝原料的性能和激发剂的浓度是最主要因素。溶液的PH值越高，硅铝相的溶解速率越快。在低SiZAl比地聚合物体系中，反应2h后，溶液中便出现了A1(OH)4-单体，随后体系中的Si2(OH)22-及SiO(OH)3-单体与A1(OH)4-单体迅速结合形成低聚态的硅铝酸盐，反应过程如下：A1(OH)4+Si

11、Oz(OH)22-(OH)3AI-O-SiO2(OH)3+H2OAl(OH)4-+SiO(OH)3-f(OH)3Al-O-SiO(OH)22+H2O其中，第一个式子主要形成二聚体和三聚体，第二个式子主要形成多聚体及聚合物。因此，SiO(OH)3-单体的浓度决定了三维网状结构的形成。在高Si/Al摩尔比地聚合物体系中，在反应前期(2h)没有发现A1(OH)4-单体，表明在该体系中，硅铝单体结合速度比低Si/Al摩尔比体系的结合速度更快。试验结果表明在该体系中，缩聚反应可分为2个阶段：第1阶段是硅铝单体之间的快速缩聚；第2阶段则是硅酸盐单体之间的缓慢缩聚。Chindaprasirt等比较研究了Si

12、2和A123对粉煤灰基聚合物凝结时间的影响。结果表明：提高体系中的硅、铝含量均可以缩短地聚合物的凝结时间。其原因可能在于：在Na2-A123-SiOACaO-HzO体系中，凝结过程主要由水化硅(铝)酸钙(C-（八）-S-H)凝胶控制，而提高体系中的硅、铝含量，可以加速C-（八）-S-H凝胶的形成，从而缩短体系的凝结时间。这一点与天然矿物合成的地聚合物有所不同，SilVa等网研究表明：在Na2O-Al2O3-SiO2-H2O体系中，凝结时间与体系中铝的含量有关，而与硅的含量无关。参考文献1SmILAUERVIT,HLAVACEKPETR,SkvaraFRANTISEK,etal.MiCromee

13、haniCalmultiscalemodelforalkaliactivationofflyashandmetakaolinJ.JMaterSci,2011,46(20):6545-6555.ChindaprasirtPrinya,SILVAP,Sagoe-CrentsilKWeSi,etal.EffectofSiO2andAI2O3onthesettingandhardeningofhighcalciumflyash-basedgeopolymersystemsJ.JMaterSci,2012,47(12):4876-4883.3SILVAPDE,SAGOE-CRENSTILK,SIRIVIVATNANONV.KineticsOfgeopolymerization:RoleofAI2O3andSiO2J.CemConcrRes,2007,37(4):512-518.下周计划1、继续阅读相关文献，制定新的实验方案2、买实验材料3、熟悉凝结时间及标准稠度用水量实验