煅烧高岭石的油灰流变学与表面电荷
材料科学
2023-10-12 v1
摘要
在水泥中以辅助胶凝材料（SCM）部分替代熟料是减少碳足迹的主要解决方案之一。煅烧高岭石因其可得性以及相对于其他 SCM 较高的反应活性而是一个良好的候选者。这类煅烧黏土水泥的主要问题在于低熟料系数下的高需水量，该问题仍未被很好理解。在本论文中，我们以在不同 pH 及盐类型和浓度下制备的纯煅烧高岭石浆体为模型体系，展示静电相互作用在浆体硬化中所起的作用。该研究结合了应变扫描模式下的动态流变测量、使用电位滴定的表面电荷表征和电泳测量，以及基于原始模型用蒙特卡洛（MC）模拟计算颗粒间相互作用。研究发现煅烧高岭石具有负永久电荷，推测源于 Si(IV)/Al(III) 替代，以及可滴定电荷（源于硅醇和铝醇表面基团的电离），其零质子电荷点为 pH 4.65。在与水泥浆体相关的条件下，煅烧黏土带有强负电荷约 300 mC/m2。流变测量显示，浆体硬化高度依赖于 pH、盐浓度和类型，正如由静电相互作用控制的体系所预期的那样。刚度在自然 pH 下随盐浓度增加而增大，并在用 Ca(OH)2 缓冲的溶液中最大，即在高 Ca2+ 浓度和 pH 下，此时煅烧黏土的负电荷最强。颗粒间相互作用的 MC 模拟被发现有定性解释所观测到的浆体刚度变化。
引用
@article{arxiv.2310.07273,
title = {Paste Rheology and Surface Charge of Calcined Kaolinite},
author = {Yannick Demeusy and Sandrine Gauffinet and Christophe Labbez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.07273},
year = {2023}
}
备注
Conference Proceedings