外文翻译中英文Na2SO4对硬石膏水化进程及其水化产物形貌的影响

1、材料与化学工程学院毕业论文（设计）外文翻译Na2SO4 对硬石膏水化进程及其水化产物形貌的影响摘要：通过硬石膏水化率、水化温度、液相离子浓度测定和硬化体显微结构分析，研究了硫酸钠对硬石膏水化进程和二水石膏形貌的影响，从二水石膏晶体生长角度探讨了硫酸钠的作用机理。结果表明，硫酸钠可促进硬石膏溶解，使硬石膏水化率提高，水化热集中，水化潜伏期缩短，水化进程加快；硫酸钠还可提高二水石膏的析晶过饱和度，使二水石膏临界晶核半径减少，晶体成核与生长速率加快，晶体尺寸减小；Na2SO4形成富SO42液相，有利于二水石膏晶体结构基元形成，高SO42浓度改变了晶面在不同轴向生长的相对速率，使c轴方向的生长具有优势

2、，从而改变了二水石膏晶体生长习性，使二水石膏晶体由板状为针柱状。关键词：硬石膏；硫酸钠；水化进程；晶体形貌中国硬石膏资源丰富，但是它们的利用率和利用程度很低，缓慢溶出度和低水化活性是主要限制硬石膏利用率的主要因素，因此激活其水化活性已成为有效利用硬石膏的关键。虽然增加了固化温度可加速硬石膏的溶解，但是它的溶解度和水化率降低，因此通过增加水化热提高硬石膏水化活性是不可行的。硬石膏解散和水化活性呈正相关的分散程度，增加硬石膏颗粒细度能有效改善其溶解活性。适当煅烧能增加颗粒表面缺陷，产生一些晶格畸变，从而提高其溶解性，这一证明是一种有效方法来提高硬石膏活性。大量研究表明硫酸盐对硬石膏水化活性发挥重要

3、作用，在国内和国外关于硫酸盐活性对硬石膏水化率和硬化浆体强度的解决方案已有了系统研究，优于普通建筑石膏可通过硫酸盐活性改性，因此硬化基胶凝材料比它具有更高的强度。目前的研究主要集中在硫酸盐活性对硬石膏水化率和强度的影响，然而它们在硬石膏水化过程、液相的离子成分、晶体生长和结晶形态的二水石膏中很少被解决。然而硫酸盐激发剂激活机制是简单归结为复盐形成不稳定的中间体，其内因更透彻的了解是必要的。本文介绍了硫酸钠对硬石膏溶解特性影响的系统研究，在液相离子浓度中，二水石膏、硬石膏水化过程及二水石膏结晶形貌的结晶过饱和、硫酸盐激活机制从二水石膏晶体成核和生长观点和硫酸盐对应石膏内部激发被揭示进行了讨论。1

4、. 实验过程1.1 材料 天然硬石膏来自重庆三圣石膏厂，其比表面积3190cm2/g，它的化学成分如表1硫酸钠是一种分析试剂。 表1 天然硬石膏化学组成 1.2 测量1.2.1 水化率 硬石膏水化率在给定的时间用乙醇终止，按照GB/1766.9.2- 1999熟石膏测定结晶水含量的规定准确测量结晶水含量， 然后计算二水石膏含量和水化率。1.2.2 液相离子浓度 硬石膏中加入去离子水或者按10:1水-石膏质量比不同浓度的盐溶液，然后再20±3下水化，根据水化时间对样品筛选，在筛选过程中，通过原子吸收光谱和硫酸钡重量法分别测量Ca2+和SO42离子的浓度。1.2.3 一致性、凝结时间和强

5、度 根据JC/T517-2004熟石膏标准对新硬石膏一致性、凝结时间和硬化浆体强度测定。1.2.4 水化过程中温度作用 硬石膏混合均匀后立即导入一个插有准确温度计的保温瓶，记录不同水化时间的温度。水化升温被定义为各阶段温度和初始温度的差异。2. 结果和讨论硬石膏的凝结时间，水化率和水化温度提高无需加入硫酸钠和不同的硫酸钠浓度的情况在表2、图1中表现。表2 硫酸钠对不同的硬石膏凝结时间和水化率的影响 硬石膏的凝结及硬化非常缓慢，在水化前4小时，几乎没有发现水化产物%，在硫酸钠存在的情况下，硬石膏水化率显然被激活，随着对Na2SO4的量的增加，硬石膏凝结时间大大缩短，水化率显着提高;例如，用1.5

6、的硫酸钠（质量分数，下同），石膏凝结时间缩短22小时38分钟此外，1 d和28 d的水化率分别上升至7.2和33.8至24.8和62.6。如上图所示，该水化率在早期水化期间涨幅明显高于后者，这表明，Na2SO4的活化作用主要发生在早期硬石膏水化地方。当硫酸钠用量超过2.0，水化率的上升变得缓慢，在后一阶段增加用量达到3.0几乎没有水化。对硬石膏水化过程是一个放热反应。在绝热条件下，硬石膏水反应体系的温度会继续上升，因此，硬石膏水化过程中的温度上升的变化趋势可以从另一个角度了解其水化过程。图1所示，在空白样品的温度上升的曲线，因为没有激活硬石膏水合物且极为缓慢，在早期阶段水化温升主要来自它的分解

7、。之后，温度上升了较长时间，这表明硬石膏水化进入一个潜伏期，水化率相当缓慢。八个小时后，水化温度上升慢，硬石膏开始逐渐水化。此外，Na2SO4的大大缩短了硬石膏水化潜伏期。硬石膏溶解后，迅速进入到一个加速水化期间，和水化产物，水化热演化而增加和温度升高的水化一起。在2.0Na2SO4溶液中，在硬石膏水化后4 h温度的提高约等于空白硬石膏水化30小时。总之，除了Na2SO4在硬石膏水化作用，另外主要是由硬石膏和硬石膏水化进程加快水化活性显着激活作用2.2 硬石膏的显微组织和强度 在28天的微观结构水化后用扫描电子显微镜（SEM）研究了不同浓度的Na2SO4与硬石膏浆体硬化，其抗折强度和抗压强度不

8、同水化时间进行了测试。结果列于图2和表3。图2是用不同剂量的Na2SO4硬化硬石膏粘贴照片。在图2中，我们可以看到，无水硬组织比较松散，许多未水化颗粒在无水硬化浆体依然存在。所生产的二水石膏晶体粗，大多扁平，晶体关节之间都非常差，是由于相对低强度硬化导致。表3的抗弯强度和抗压强度的硬石膏水化28天显示只有2.12 MPa和7.5 MPa。加入硫酸钠后，无水的硬化浆体结构的明显改善，主要是二水石膏量明显增加，除此此外，晶体的尺寸缩小向柱状晶体转变。因此，各个晶体关节增强，从而硬化硬石膏团强度明显增加。当硫酸钠用量为2.0，硬石膏粘结强度经过28 d的水化抗折强度和抗压强度是4.91 MPa和18

9、.6 MPa时。这些结果表明，硫酸盐激发剂，不仅可以加速硬石膏水化进程，而且还可以改善其硬化浆体的微观结构，增强了二水石膏晶体晶粒细化，提高硬化硬石膏团强度。硬石膏粘贴的硬化强度在28 d的是随硫酸钠剂量的增加，但是当硫酸钠用量超过2.0，强度将下降到一定程度，所以硫酸钠最佳剂量应在2.0左右。图2 不同硫酸钠用量下硬石膏扫描电镜微观结构表3 硫酸钠对硬石膏粘结强度的影响2.3 硫酸钠对硬石膏液相离子浓度的影响硬石膏水化和硬化遵循溶解结晶机制。在液相中影响晶体的生长速率和二水石膏晶体形貌的重要因素是Ca2+和SO42 -离子浓度。关于液相离子浓度的研究对揭示硫酸盐激活内部行动有实质性的帮助。如

10、表3和4所示是关于在硬石膏，硫酸钠水溶液中离子浓度的影响。在硬石膏早期水化阶段，钙离子和硫酸根很快分解。随着硬石膏溶解，它们在液相中浓度迅速增加，然后由于对硬石膏溶解率下降增加速度减缓。当钙离子和硫酸根浓度在液相中比二水石膏的晶体核和二水石膏饱和浓度较高。因为在二水结晶时的消耗，Ca2 +和SO42 -的浓度逐渐下降。同时，进一步对硬石膏用品分解Ca2 +和SO42-离子。最终，钙离子和硫酸根浓度在液相逐渐达到平衡。Ca2 +和SO42 -离子浓度和越细晶粒尺寸是二水石膏的结晶的动力，所以较高的Ca2 +和SO42 -离子浓度的产品，有利于更快晶体核和二水石膏的增长。至于硬石膏水溶液系统，它的

11、钙离子和硫酸根产品浓度非常低，所以晶体的成核和二水石膏增长缓慢，这导致了硬石膏水化率较低，大量的二水石膏晶体组织粗大和硬化硬石膏粘贴强度较低。图 3 不同水化时间钙离子浓度 图4 不同水化时间SO42离子浓度硫酸钠较易溶解，增加了硫酸根离子的浓度。溶解主要取决于硫酸钠用量和水石膏的比例，对硬石膏水化的影响很小。采取在2.0硫酸钠水溶液体系和水-石膏比为0.3作为一个例子，平衡下SO42 -离子的为0.46 mol / L的（在图4所示）。由于异离子效果，硫酸钠的加入降低了液相中钙离子浓度。另一方面，SO42 -离子的浓度过高则在早期阶段起促进作用，硬石膏水化为二水石膏成为饱和溶液液相。然后，二

12、水石膏结晶，消耗Ca2 +和SO42 -离子，这同样促进了硬石膏溶解，同时也维持了 Ca2 +和SO42 -离子在液相的浓度。这就是说，硫酸钠具有对硬石膏溶解有显着的促进作用。所生产的高硫酸根浓度和高的钙离子和硫酸根离子浓度加速硬石膏水化和溶解。2.4 硫酸钠活性机制二水石膏是唯一硬石膏水化产物。硬化硫酸钠内部功能对有关硬石膏水化和其晶体的成核，生长速率，晶体形态和二水石膏晶体大小有影响。二水石膏是一种单斜晶体，其晶体结构示意图如图5所示。二水石膏的晶体结构是一个分层结构，它由一个双层和一个水分子层的交替。双结合层是由Ca2 +和SO42 -离子的是垂直于b轴方向平行于（010）表面的S -

13、O四面体，它是二水石膏晶体结构单元。一份关于在S - O四面体的基础Ca-O多面体是比较容易形成。因此，SO42 -离子的浓度决定了晶体结构单元和成核中心的二水石膏量，从而对晶体的成核和二水石膏的生长有重要影响。在晶体生长动力学过程二水石膏可分为以下三个步骤：首先，硬石膏解散，并过饱和溶液形成。然后，二水石膏临界晶核产生。最后，晶核生长。只有超过临界晶核半径可以长成稳定二水石膏晶体。硬石膏溶解越快，离子浓度在液相中越高，较高的饱和度为二水石膏结晶和较小的临界晶核半径和能量垒。由于晶体的成核，相应地，成核率较高，成核速率快，晶粒尺寸较小，其硬化浆体强度较高。图6显示了2.0Na2SO4和空白样二

14、水石膏硬石膏样品的结晶过饱和曲线。硫酸钠大大增强了二水石膏的结晶过饱和度，增加了二水石膏结晶的动力，降低了主要晶体成核，加速了晶体的成核和生长率和硬石膏水化过程中，所有这些都是二水石膏晶体细化和硬化浆体强度加强的基本的原因。图 5 二水石膏的晶体结构 图 6 硬石膏过饱和度曲线激活的硫酸盐除了破坏平衡的Ca2 +在液相和SO42 -离子浓度。结果，SO42 -的浓度远远高于钙离子浓度较高。如上所述，硫酸根已在二水石膏晶体层状结构中对S - O四面体结构单元形成起主要影响，因此高SO42-的浓度有益于二水石膏形成多面体结构单元和层状晶体结构。液体中高SO42-的浓度改变了二水石膏晶体生长的行为，

15、使在坐标方向晶核生长速度相对优势，进而改变了二水石膏晶体形貌由板状晶体到针状或柱状晶体。（1） 加入Na2SO4缩短了硬石膏凝结时间，提高了水化率，集中了水化热，加速了水化过程。从微观角度分析加入硫酸钠使硬石膏硬化浆体结构变得紧凑，改变了二水石膏晶体的大小，从而硬化浆体强度加强。（2） 加入Na2SO4加速了硬石膏溶解，提高了二水石膏结晶过饱和，晶体的成核率和晶粒尺寸减少。液体环境中丰富的SO42 -离子是由于硫酸钠加入，虽然对二水石膏晶体的结构单元形成有益的，但是改变了二水石膏晶体生长行为和晶体中从针状或柱状晶体的晶体形态。参考文献：1 岳文海，赵青南。研究硬石膏水化硬化过程中热力学研究J。

16、武汉大学（在中国），1988，10（3）：283-289。2 杨新亚，穆杉斌，秦克刚。磨方法对硬石膏活性的影响J。2004.23(1).50-53.3 陈吉春，王浩，毕平，等。磨削对硬石膏研究J修改。科学技术海外建立母校（在中国），1997，18（2）：44-46.4 杨淑珍，穆杉斌，赵书林，等。在高温对硬石膏结构相变的研究J。1998，18（1）：73-78.5 杨新亚，杨淑珍，陈文艺。研究溶解度和煅烧硬石膏结构J。武汉大学（在中国）,2000，22（2）：21-24 .6 穆拉特米,利用正交试验对硬石膏在水溶液中的影响因素系统的研究。杰姆Concr杂志,1987.17633-639.7 岳文海。天然硬石膏水化和硬化1/会议,1985年北京国际研讨会水泥和混凝土研究J，北京，中国硅酸盐学会，1