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cement concrete res.：室温下c-s-h和c-a-s-h在人工海水中的结晶
主题
crystallization of c-s-h and c-a-s-h in artificial seawater at ambient temperature
：室温下c-s-h和c-a-s-h在人工海水中的结晶
关键字：
c-s-h；c-a-s-h；Tobemollite;结晶;海水;ph
出版年份：2023 年。
*：cement and concrete research
研究小组：美国德克萨斯大学Warda Ashraf小组。
背景：
熟硅酸钙（C-S-H）是普通硅酸盐水泥（OPC）中的主要水化产物之一。 如果将高铝硅辅助胶凝材料（SCMS）掺入OPC或使用碱活化渣系统，则主要水化产物为C-A-S-H。 c-s-h或c-a-s-h相是水泥的主要水化产物，很大程度上决定了水泥的强度和长期耐久性
C-S-H表现出无定形相和结晶相的混合结构。具体而言，水泥水化初期形成的无定形c-s-h可作为晶相c-s-h的成核位点C-S-H可以从无定形演变为具有tobemolite结构的结晶相。Tobemollite具有类似于c-s-h已知的理想层状结构的层状结构。 Topbemolite具有斜方晶系亚基对称性，其层状结构由CaO2层和7配位Ca2+组成，其中氧与硅在CaO2层两侧的硅氧四面体链中共存。 水分子和外部 Ca2+ 存在于 CaO2 层中。 如果将铝混合到c-s-h中，则可以获得含铝的tobermolite。其中，铝倾向于在硅氧四面体桥接位置取代硅，促进c-a-s-H二聚体的合并，最终导致含铝多贝莫来石的链长更长。 在古罗马时期，罗马人在古混凝土的水化产物中发现了11种tobemulite，大量的tobemulite及其自愈能力赋予了古罗马混凝土优异的耐久性。 另一方面，含铝的tobemollite填充了混凝土孔隙，增强了罗马混凝土中浮石碎片的粘结。 此外，在长期使用的核电站混凝土和蒸压混凝土中也发现了含铝的tobemolite。 总之了解如何将 c-s-h 或 c-a-s-h 转化为 tobemollite 或含铝 tobemollite，以生产耐用且可持续的水泥基复合材料
结果表明，铝离子、碱金属离子和硫酸根离子促进了c-s-h、c-a-s-h的结晶和tobemolite的形成。 其中，铝离子和碱金属离子是影响多贝莫来石形成及其最终结构的最重要因素。 海水中含有丰富的碱金属离子和硫酸根离子，使用硅铝酸盐胶凝材料也可以保证铝含量。 因此海水有望加速c-s-h和c-a-s-h向tobemollite的转化
研究的起点
迄今为止，关于海水对C-S-H或C-A-S-H结晶影响的研究很少。此外，大多数关于tobemollite形成的研究都是在高温和高压下进行的没有关于多贝莫来石在室温和常压下结晶的文献
学习什么
本文研究了人工海水中不同pH条件和铝含量对C-S-H和C-A-S-H结晶度的影响。具体来说，使用透射电子显微镜（TEM）和选择性电子衍射（SAED）采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等手段对不同pH值和不同Al（Al+Si）合成的C-S-H、C-A-S-H进行了表征。观察到C-S-H和C-A-S-H在环境温度下在人工海水中形成tobemollite。
主要结论：
本文研究了不同pH值人工海水中不同铝含量的C-S-H、C-A-S-H的结晶情况。主要结论如下：
1）在室温下，在人工海水中可以形成tobemolite，但这取决于铝含量和pH值的最佳组合。其中，相对较低的pH值（82-10）有利于鲈石的形成;虽然铝含量有助于 tobemollite 的结晶，但过量的铝会形成 tobemollite 以外的其他含铝相。
2）虽然铝在加速巨石结晶中的作用已经得到充分证实，但本文也证实了pH值对巨石结晶的显著影响。未来，更深入的研究（如分子动力学研究）将有助于充分了解c-s-h和c-a-s-h的结晶机理以及上述条件对c-s-h和c-a-s-h结晶的具体影响。 同时，了解长云母在室温下的形成途径，将有助于优化低碳资源的利用，开发可持续耐用的胶凝材料。
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编辑简介
检查
沈奕农，讲师， 宁波大学.
字体排印学
徐敏杰，吉林建筑大学研究生。