钙铝层状双羟基复合金属氧化物的制备、表征及其作为混凝土早强材料的性能研究

论文摘要

混凝土是全世界用量最大的建筑材料。混凝土早强剂作为一种外加剂,能够加速混凝土硬化、提高混凝土早期强度,从而加快混凝土施工进度,因而在现代混凝土施工中获得较为广泛的应用,是目前使用最为广泛的一种混凝土外加剂。传统含钾、钠早强剂存在诸多缺陷,如：耐久性不高、存在盐析现象,而钙盐具有加速水泥水化和硬化的作用。因而钙系混凝土早强剂的研发及在混凝土施工中的应用近来受到人们的重视；另外,钙系早强剂的作用也激发人们对混凝土早强剂的早强作用机制进行深入的研究。层状双羟基复合金属氧化物（LDHs,也叫类水滑石）是一类阴离子型层状功能材料,其层板元素组成和层间阴离子种类可调的特点能够衍生出很多功能性组装体。近年来该类材料受到了广泛的关注,作为高性能催化材料、吸附材料、分离材料、功能性助剂材料、生物材料和医药材料等应用于国民经济诸多行业。钙铝层状双羟基复合金属氧化物（CaAl-LDHs）的层板含有钙阳离子,其形态和结构与水泥水化后产生的AFM晶胚极其相似。已有文献描述CaAl-LDHs有可能用做混凝土早强材料来提高水泥的机械性能,然而并未对其早强性能进行考察。本论文重点研究了CaAl-LDHs的可控制备及用做混凝土早强材料的早强性能,并对其结构和形貌等进行了详细的表征。针对文献报道的CaAl-LDHs制备工艺操作复杂的问题,采用本实验室创制的易于实现工业化生产的成核／晶化隔离技术来制备CaAl-LDHs。通过改变反应溶液体系,制备出纯相CaAl-LDHs。同时,通过调变操作条件,控制得到不同粒径、形貌的LDHs粒子。另外,结合文献探讨了LDHs晶化反应机制。最后,本论文将CaAl-LDHs用做混凝土早强材料,测定了其早强性能参数。检测表明,CaAl-LDHs作为单一相早强材料具有优越的性能,其对混凝土的抗折和抗压性能都有着较好的增强作用。与未添加LDHs时相比,混凝土的早期抗折强度最高可以增加到161%,早期抗压强度最高可以增加到171%。同时,添加量为2%的混凝土抗折和抗压性能数据在检测时间范围之内,均高于未添加LDHs时的数据,且符合国家混凝土外加剂一级品的标准。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 混凝土外加剂的概况
• 1.1.1 混凝土外加剂的概述
• 1.1.2 混凝土外加剂的定义
• 1.1.3 混凝土外加剂的分类
• 1.1.4 外加剂在混凝土中的作用
• 1.1.5 混凝土外加剂的用途
• 1.2 早强剂
• 1.2.1 早强剂概述
• 1.2.2 早强剂的品种及性能
• 1.3 复合金属氢氧化物（LDHs）的研究概况
• 1.3.1 LDHs及其衍生物的概述
• 1.3.2 LDHs的结构及组成
• 1.3.3 LDHs的性质
• 1.3.4 LDHs的合成
• 1.3.5 LDHs的应用
• 1.4 钙铝层状双羟基复合金属氧化物的研究现状
• 1.4.1 CaAl-LDHs的制备
• 2Al（OH）₆]·Cl·2H₂O的制备'>1.4.1.1 [Ca₂Al（OH）₆]·Cl·2H₂O的制备
• 2O₃·CaCO₃·11H₂O的制备'>1.4.1.2 3CaO·Al₂O₃·CaCO₃·11H₂O的制备
• 2Al（OH）₆·NO₃·2H₂O的制备'>1.4.1.3 Ca₂Al（OH）₆·NO₃·2H₂O的制备
• 1.4.2 CaAl-LDHs的应用
• 1.5 论文选题的目的、意义及研究内容
• 1.5.1 研究目的及意义
• 1.5.2 研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验内容
• 2.3.1 恒定pH值法制备CaAl-LDHs
• 2.3.2 成核晶化隔离法制备纯相CaAl-LDHs
• 2.3.3 成核晶化隔离法制备纯相CaAl-LDHs的放大试验
• 2.3.4 CaAl-LDHs在混凝土中的添加试验
• 2.4 分析与表征
• 2.4.1 X射线晶体结构分析
• 2.4.2 红外光谱分析
• 2.4.3 晶体形貌分析
• 2.4.4 元素组成分析
• 2.4.5 早强性能分析
• 第三章 CaAl-LDHs的可控制备
• 3.1 概述
• 3.2 溶液pH值对合成CaAl-LDHs的影响
• 3.3 有机溶剂对合成CaAl-LDHs的影响
• 3.3.1 乙醇含量对合成CaAl-LDHs的影响
• 3.3.2 晶化反应机理探讨
• 3.3.3 其它有机溶剂对合成钙铝水滑石的影响
• 3.4 反应温度对合成CaAl-LDHs的影响
• 3.5 晶化时间对合成CaAl-LDHs的影响
• 3.6 其它阴离子插层CaAl-LDHs的制备
• 3.7 CaAl-LDHs的放大试验
• 第四章 CaAl-LDHs作为混凝土早强剂的性能研究
• 4.1 不同参量下纯相CaAl-LDHs对混凝土抗压和抗折性能的影响
• 3杂相对混凝土早强性能的影响'>4.2 CaCO₃杂相对混凝土早强性能的影响
• 第五章 结论
• 本论文的创新点
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书