Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân tích định lượng các sản phẩm cacbon hóa gia tốc của silicat canxi tổng hợp (C–S–H) bằng QXRD và TG/MS
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, silicat canxi ngậm nước (C–S–H) với tỷ lệ CaO/SiO2 là 1,5 được tổng hợp và thu được C1.27SH0.76 với độ tinh khiết là 93,4%. C–S–H đã được làm khô và nén lại ở áp suất 8 MPa thành hình khối 20 mm × 20 mm × 20 mm để tiến hành cacbon hóa gia tốc. Các sản phẩm cacbon hóa và mức độ cacbon hóa của silicat canxi tổng hợp được phân tích và đánh giá định lượng bằng phương pháp QXRD (tinh chỉnh Rietveld), phương pháp tăng khối lượng và phân tích TG/MS. Sau khi tiến hành cacbon hóa gia tốc ở áp suất CO2 là 0,2 MPa trong 2 giờ, mức độ cacbon hóa từ phương pháp tăng khối lượng đạt 71,5%, trong khi từ phân tích TG/MS đạt 78,0%. Calcite, aragonite, vaterite và pha vô định hình đều tồn tại đồng thời trong các mẫu đã được cacbon hóa gia tốc, chiếm tỷ lệ lần lượt là 33,98%, 17,13%, 18,74% và 30,15%. Hai giai đoạn mất khối lượng đã được quan sát trong quá trình phân hủy canxi cacbonat. Giai đoạn mất khối lượng đầu tiên (trong khoảng 300–660 °C) chủ yếu do sự phân hủy của aragonite và vaterite, và calcite hình thành trong quá trình cacbon hóa gia tốc có nhiệt độ phân hủy tương đối cao, chủ yếu nằm trong khoảng 660–800 °C.
Từ khóa
#silicat canxi #cacbon hóa gia tốc #phân tích TG/MS #phân tích QXRD #sản phẩm cacbon hóaTài liệu tham khảo
Diamond S. Cement paste microstructure-an overview at several levels[C]. 1976.
Ciach TD, Gillott JE, Swenson EG, et al. Microstructure of calcium silicate hydrates[J]. Cem Concr Res. 1971;1(1):13–25.
Alizadeh R, Beaudoin JJ, Raki L. Mechanical properties of calcium silicate hydrates[J]. Mater Struct. 2011;44(1):13–28.
Richardson IG. The calcium silicate hydrates[J]. Cem Concr Res. 2008;38(2):137–58.
García-Lodeiro I, Fernández-Jiménez A, Blanco MT, et al. FTIR study of the sol–gel synthesis of cementitious gels: C–S–H and N–A–S–H[J]. J Sol–Gel Sci Techn. 2008;45(1):63–72.
Ibáñez J, Artús L, Cuscó R, et al. Hydration and carbonation of monoclinic C2S and C3S studied by Raman spectroscopy[J]. J Raman Spectrosc. 2007;38(1):61–7.
Black L, Garbev K, Beuchle G, et al. X-ray photoelectron spectroscopic investigation of nanocrystalline calcium silicate hydrates synthesised by reactive milling[J]. Cem Concr Res. 2006;36(6):1023–31.
Black L, Garbev K, Gee I. Surface carbonation of synthetic CSH samples: A comparison between fresh and aged CSH using X-ray photoelectron spectroscopy[J]. Cem Concr Res. 2008;38(6):745–50.
Taylor HF. Cement chemistry[M]. London: Thomas Telford Services Ltd; 1997.
Taplin JH. A method for following the hydration reaction in Portland cement paste[J]. Aust J Appl Sci. 1959;10(3):329–45.
Taylor HF. Proposed structure for calcium silicate hydrate gel[J]. J Am Ceram Soc. 1986;69(6):464–7.
Kantro DL, Brunauer S, Weise CH. Development of surface in the hydration of calcium silicates. II. Extension of investigations to earlier and later stages of hydration[J]. J Phys Chem. 1962;66(10):1804–9.
Seifritz W. CO2 disposal by means of silicates[J]. Nature. 1990;345:486.
Dahlin DC, O’Connor WK, Nilsen DN, et al. A method for permanent CO2 mineral carbonation[R]. Albany: Albany Research Center (ARC); 2000.
Choi Y, Lee H, Hwang J, et al. A preliminary study of CO2 sequestration of cement paste[C]. 2013.
Katsuyama Y, Yamasaki A, Iizuka A, et al. Development of a process for producing high-purity calcium carbonate (CaCO3) from waste cement using pressurized CO2[J]. Environ Prog. 2005;24(2):162–70.
Iizuka A, Fujii M, Yamasaki A, et al. Development of a new CO2 sequestration process utilizing the carbonation of waste cement[J]. Ind Eng Chem Res. 2004;43(24):7880–7.
Teramura S, Isu N, Inagaki K. New building material from waste concrete by carbonation[J]. J Mater Civil Eng. 2000;12(4):288–93.
Morales-Florez V, Findling N, Brunet F. Changes on the nanostructure of cementitius calcium silicate hydrates (C–S–H) induced by aqueous carbonation[J]. J Mater Sci. 2012;47(2):764–71.
Pham ST. Effects of carbonation on the microporosity and macro properties of Portland cement mortar CEM I[J]. J Mater Sci Chem Eng. 2014;2(07):40.
Black L, Breen C, Yarwood J, et al. Structural features of C-S-H(I) and its carbonation in air-a Raman spectroscopic study. Part II: carbonated phases[J]. J Am Ceram Soc. 2007;90(3):908–17.
Morandeau A, Thiery M, Dangla P. Investigation of the carbonation mechanism of CH and CSH in terms of kinetics, microstructure changes and moisture properties[J]. Cem Concrete Res. 2014;56:153–70.
Ye Jiayuan. Study on microstructure characteristics and structure simulation of calcium silicate hydrates[D]. China Building Materials Academy, 2007.
Mojumdar SC, Raki L. Preparation and properties of calcium silicate hydrate-poly (vinyl alcohol) nanocomposite materials[J]. J Therm Anal Calorim. 2005;82(1):89–95.
Junior AN, Toledo Filho RD, Fairbairn EMR, et al. A study of the carbonation profile of cement pastes by thermogravimetry and its effect on the compressive strength [J]. J Therm Anal Calorim. 2014;116(1):69–76.
Kim JJ, Foley EM, Reda Taha MM. Nano-mechanical characterization of synthetic calcium-silicate-hydrate (CSH) with varying CaO/SiO2 mixture ratios[J]. Cem Concr Comp. 2012;36:65–70.
Foley EM, Kim JJ, Reda Taha MM. Synthesis and nano-mechanical characterization of calcium-silicate-hydrate (CSH) made with 1.5 CaO/SiO2 mixture[J]. Cem Concr Res. 2012;42(9):1225–32.
Hidalgo A, Domingo C, Garcia C, et al. Microstructural changes induced in Portland cement-based materials due to natural and supercritical carbonation[J]. J Mater Sci. 2008;43(9):3101–11.
Dweck J, Da Cunha A, Pinto CA, et al. Thermogravimetry on calcined mass basis-hydrated cement phases and pozzolanic activity quantitative analysis[J]. J Therm Anal Calorim. 2009;97(1):85–9.
Sauman Z. Carbonation of porous concrete and its main binding components[J]. Cem Concr Res. 1971;1(6):645–62.
Brecevic L. Solubility of amorphous calcium carbonate [J]. J Cryst Growth. 1989;98(2):504–10.