硅酸三钡的制备与水化性能研究文献综述

 2021-09-25 08:09

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硅酸三钡的制备与水化性能研究

文 献 综 述

研究背景

传统硅酸盐水泥已经得到了广泛的应用,并且在二十一世纪是最重要的建筑材料之一。但其在一些特殊的场合如抗辐射方面，不能适应现代建筑对高性能胶凝材料的要求,因此,如何提高硅酸盐水泥的抗辐射性能是水泥科技领域研究的重要方向,对国家重要设施建设、社会生活环境和人类健康具有重要意义。制备新型高性能水泥材料是解决这问题的有效途径之一，钡水泥就是一种材料。

钡水泥在矿物组成上是以氧化钡（<v:shape style="width: 21pt; height: 15.6pt;" id="_x0000_i1026" equationxml='12BaO' type="#_x0000_t75"> ）代替硅酸盐水泥中的氧化钙（<v:shape style="width: 20.4pt; height: 15.6pt;" id="_x0000_i1028" equationxml='12CaO' type="#_x0000_t75"> ），形成以硅酸三钡（<v:shape style="width: 58.8pt; height: 15.6pt;" id="_x0000_i1030" equationxml='123BaO路r><mSiO2' type="#_x0000_t75"> ）为主要组成的水硬性胶凝材料。由于钡和钙在周期表中属于同一主族，它们的性质相似，故钡水泥在生产工艺过程与硅酸盐水泥基本相同，煅烧温度较高，可达到1550℃以上。钡水泥配制的混凝土能γ、X射线有强烈的吸收作用，主要用于制作放射性同位素的防护设施，如防护墙、贮源室、活动防护屏等，以及原子反应堆外壳低温部分，但其热稳定性差，不宜用作受热的辐射防护墙。鉴于此，对于钡水泥主要成分（即硅酸三钡）的制备和水化性能的研究显得尤为重要。

本次研究的重点就是硅酸三钡的制备及其水化性能。

制备方法

由于以往许多的科研工作者研究的都是普通水泥的制备及水化性能，故在硅酸三钙方面的文献是比较多的。而对于硅酸三钡，研究的较少。但这不妨碍我们的研究工作。如前所述，钡和钙的性质相似，所以我们可以通过借鉴前人的关于硅酸三钙的相关研究来探究硅酸三钡的制备方法的水化性能。下面介绍前人研究的相关内容。

C3S的有多种晶型，且会发生晶型转变。影响晶型的因素有很多，有煅烧温度、保温时间、煅烧气氛、冷却制度、液相和掺杂效应等[1]。

赵文源等[2]采用溶胶-凝胶法合成硅酸三钙粉末，在<v:shape style="width: 48.6pt; height: 15.6pt;" id="_x0000_i1032" equationxml='12CaO/SiO2' type="#_x0000_t75"> 的摩尔比为3∶1的条件下，用<v:shape style="width: 43.8pt; height: 15.6pt;" id="_x0000_i1034" equationxml='12Ca(NO3)' type="#_x0000_t75"> 2<v:shape style="width: 36pt; height: 15.6pt;" id="_x0000_i1036" equationxml='12鈥?/m:t>4H2O' type="#_x0000_t75"> 和<v:shape style="width: 99pt; height: 15.6pt;" id="_x0000_i1038" equationxml='12Si(OC2H5)4 (TEOS)' type="#_x0000_t75"> 为原材料，以硝酸为催化剂制备。简要的说，将0.5 mol<v:shape style="width: 30.6pt; height: 15.6pt;" id="_x0000_i1040" equationxml='12 TEOS' type="#_x0000_t75"> 加入到不断搅拌的200mol的水中。再在溶液中加入<v:shape style="width: 43.8pt; height: 15.6pt;" id="_x0000_i1042" equationxml='12Ca(NO3)' type="#_x0000_t75"> 2<v:shape style="width: 36pt; height: 15.6pt;" id="_x0000_i1044" equationxml='12鈥?/m:t>4H2O' type="#_x0000_t75"> 并搅拌1 h，然后放置于60℃下24 h直到产生凝胶。最后将凝胶于最佳煅烧温度1400到1450℃下煅烧可得到纯<v:shape style="width: 40.8pt; height: 15.6pt;" id="_x0000_i1046" equationxml='12Ca3SiO5' type="#_x0000_t75"> ，且产物颗粒粒径为10~30<v:shape style="width: 16.8pt; height: 15.6pt;" id="_x0000_i1048" equationxml='12渭m' type="#_x0000_t75"> ，颗粒又是多孔的，孔径为1～5<v:shape style="width: 16.8pt; height: 15.6pt;" id="_x0000_i1050" equationxml='12渭m' type="#_x0000_t75"> 。由此可知，如采用此法制备较纯的<v:shape style="width: 77.4pt; height: 31.2pt;" id="_x0000_i1052" equationxml='12澶氬瓟鐨?/m:t>Ba3SiO5' type="#_x0000_t75"> 也必然会有一个最佳煅烧温度范围。

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