《鹼激發粉煤灰反應機理與過程控制的多尺度研究》是依託武漢理工大學，由沈春華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鹼激發粉煤灰反應機理與過程控制的多尺度研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：沈春華
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鹼激發粉煤灰早期反應的快速性與過程交疊性、反應物與產物的非晶特性以及結構特徵的不明確性等因素導致了鹼激發粉煤灰反應的機理僅停留在定性描述化階段，不能指導相應材料設計和過程控制，使材料並未得到實際工程的廣泛套用。本項目擬結合結構計算和性能測試，解決粉煤灰玻璃相、鹼激發粉煤灰產物的組成與結構特徵；進一步結合計算化學方法、反應熱動力學模擬和實驗測試，從反應過程中各相分子結構演變、表面與界面形態變化、反應能量變化等的多尺度綜合研判，揭示反應過程中玻璃相的解聚、離子遷移、基團再聚合及各過程的互動影響等規律，闡釋鹼激發粉煤灰反應機理，確立反應控制因素。通過研究，力圖建立基於反應物組成與結構信息、反應條件以及過程控制因素在內的多參數反應模型，為鹼激發粉煤灰材料的配合比設計、施工控制等提供理論依據，為實現鹼激發粉煤灰材料的廣泛工程化套用提供指導，並為鋁矽質固體廢棄物的綜合利用提供參考。
結題摘要
本項目針對鹼激發粉煤灰早期反應的快速性與過程交疊性、反應物與產物的非晶特性以及結構特徵的不明確性等因素導致了鹼激發粉煤灰反應的機理僅停留在定性描述化階段，不能指導相應材料設計和過程控制，使材料並未得到實際工程的廣泛套用。本項目將粉煤灰中玻璃相組分進行剝離，研究了玻璃相的組成與結構、玻璃相溶蝕規律與結構演變特徵，研究了鹼激發粉煤灰反應過程的產物特徵、形成過程以及熱力學過程，研究了鹼激髮膠凝材料體系收縮、抗熱、抗酸等巨觀物理化學性能。研究結果表明粉煤灰玻璃相中Q1-Q4多種聚合體結構，Ca/Si比、Al/Si比以及Fe等組分含量的增加都會增加多聚體組成，使玻璃相具有更疏鬆的結構；粉煤灰玻璃相的鹼激發反應過程可以表征為內部類氧化矽玻璃體在鹼環境下向氧化矽單體和二聚體的解聚、解聚結構再聚合形成類水化矽酸鈣、類沸石結構體產物的過程，解聚過程受溶液環境、反應溫度等影響；鹼激發高鈣類材料水化產物主要以類水化矽酸鈣為主；此外，拉曼光譜雖然是研究普通玻璃相結構的有效工具，但卻並不能適用於鹼激發粉煤灰體系；通過鹼激髮膠凝材料體系收縮、抗熱、抗腐蝕等性能研究及其與普通矽酸鹽水泥基材料體系對比研究表明，鹼激髮膠凝材料體系具有較低收縮性、較好的抗高溫熱和抗酸侵蝕性能。通過本項目的研究，探明了鹼激發粉煤灰水化反應的微結構演變機理，初步提出了水化反應的機理與過程，為進一步深化反應熱動力學模型提供了基礎，為鹼激發材料的設計與調控提供了一定的理論基礎，對更廣泛套用該類材料提供了依據。
