论文部分内容阅读
氯氧镁水泥（（MagnesiumOxychlorideCement,简称MOC））的性能主要取决于水化产物的组成。而影响其最终水化产物组成的因素主要有摩尔比、温度、原材料的活性等。目前针对这些因素对MOC力学性能、产物组成以及耐水性影响的研究仅停留在试验阶段，深入的理论研究有待进行。此外，MOC耐水性差是制约其在建筑领域大规模推广应用的根本原因。Xia等人的研究表明:MOC主要水化产物Mg2(OH)3Cl·4H2O（3相）和Mg3(OH)5Cl·4H2O（5相）在水中分解生Mg(OH)2是造成MOC耐水性差的根本原因。因此，找出MOC水化产物能够在水溶液中稳定存在的物理化学条件是改善MOC的耐水性扩大其应用范围的根本途径。遗憾的是，此方面的基础研究以及内在机理的研究是缺失的。因此本论文计划利用热力学基本原理对上述问题展开深入研究。 首先，搜集整理低于100℃范围内的所有与MOC体系有关的热力学数据如Gibbs自由能、标准生成焓、热容等，并对相关数据进行评估，然后结合Pizter半经验溶液模型，初步建立与MOC体系有关的数据库。然后，借助开源热力学模拟软件PHREEQC对数据库进行验证，最终建立一个0-100℃范围内，0.1MPa下适用于MOC体系的热力学数据库。 借助已经建立的MOC体系热力学数据库以及模拟软件PHREEQC，计算了T=25℃，P=0.1MPa下，Mg2(OH)3Cl·4H2O和Mg3(OH)5Cl·4H2O的生成条件，并研究了摩尔比对MOC平衡水化产物组成的影响，获得平衡产物组成与初始配比的基本关系。对MOC水化产物Mg(OH)2，Mg2(OH)3Cl·4H2O和Mg3(OH)5Cl·4H2O的研究表明:在纯水中Mg(OH)2最稳定，其次为Mg2(OH)3Cl·4H2O，Mg3(OH)5Cl·4H2O最不稳定。模拟得到两相不动点，并得到Mg(OH)2，Mg2(OH)3Cl·4H2O和Mg3(OH)5Cl·4H2O在溶液中稳定存在的条件。 为了考察温度对MOC影响，研究了5-60℃范围内温度对MOC平衡水化产物组成的影响，得到高、低温下不同摩尔比生成的产物的组成。并计算了Mg(OH)2，Mg2(OH)3Cl·4H2O和Mg3(OH)5Cl·4H2O在溶液中稳定条件随温度的变化。总体上，与低温相比较，高温使得体系的pH值降低，并且产物生成和稳定存在所需的MgCl2溶液浓度降低。 以磷酸为例，借助XRD多晶粉末衍射及Rietveld物相定量分析方法、扫描电镜观察微观形貌、水化热以及孔溶液分析等试验手段，结合热力学模拟方法研究了磷酸及磷酸盐对MOC体系水化过程的影响，并解释了磷酸及磷酸盐改善MOC耐水性的机理:加入磷酸，降低了其早期水化放热速率，减少了温度引起的内部裂纹的生成，并改善孔结构以及晶体形貌，导致水分在基体内的传输阻碍升高，MgCl2的溶出速率降低，最终使得MOC的耐水性提高。磷酸对水化体系pH值的影响是其改善MOC水化的根本原因。