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  本文關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)糯米灰漿科學(xué)原理及其現(xiàn)代應(yīng)用的探索性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《陜西科技大學(xué)》 2012年

有機(jī)物對(duì)氧化鈣碳化過(guò)程及性能的影響

張雅文  

【摘要】：考古學(xué)證據(jù)表明，以西安、南京、荊州等地的古城墻為代表的中國(guó)古建筑固若金湯、完好存留至今的原因之一是其磚石結(jié)構(gòu)中采用的石灰砂漿體系中含有糯米漿等天然有機(jī)物。這種傳統(tǒng)糯米灰漿是一種膠結(jié)力強(qiáng)，與古建筑相容性好且對(duì)環(huán)境友好的膠凝材料。其中的糯米成分具有類(lèi)似生物礦化過(guò)程中有機(jī)模板的作用，影響石灰漿在空氣中的碳化過(guò)程及產(chǎn)物碳酸鈣的微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而賦予了灰漿良好的膠結(jié)性能與優(yōu)異的力學(xué)性能。 受古代糯米灰漿的啟發(fā)，為進(jìn)一步探索糯米漿及其它天然有機(jī)物對(duì)石灰碳化過(guò)程的影響并討論石灰/有機(jī)物復(fù)合膠凝材料的性能，挖掘其作為文物保護(hù)保材料的使用價(jià)值，本論文運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的思想與手段展開(kāi)蛋清、糯米漿、馬鈴薯淀粉等幾種有機(jī)添加劑對(duì)石灰碳化與灰漿性能的研究。 以蛋清蛋白為添加劑，恒溫下采用氫氧化鈣漿液中通入二氧化碳?xì)怏w碳化的方法，合成了碳酸鈣晶體，討論了蛋清蛋白的濃度對(duì)產(chǎn)物碳酸鈣形貌的影響；為了探討蛋清蛋白在碳酸鈣晶體形成過(guò)程中的作用機(jī)理，用電導(dǎo)率儀檢測(cè)了反應(yīng)體系的電導(dǎo)率變化。借助SEM、XRD、FT-TR對(duì)產(chǎn)物碳酸鈣的形貌、結(jié)構(gòu)和結(jié)晶形態(tài)進(jìn)行了表征和分析。研究結(jié)果表明：產(chǎn)物碳酸鈣均為方解石，但蛋清蛋白對(duì)其形貌有明顯的影響；隨著蛋白濃度增加，方解石衍射峰寬化且強(qiáng)度降低，說(shuō)明碳酸鈣晶粒越來(lái)越小，結(jié)晶度越來(lái)越低；與純樣品相比，添加蛋清后得到的產(chǎn)物碳酸鈣的紅外吸收特征峰出現(xiàn)了30cm~(-1)的紅移，表明蛋清蛋白中的某些極性官能團(tuán)，如–OH和–NH與CO_3~(2-)產(chǎn)生了氫鍵作用，從而控制了碳化過(guò)程并最終影響產(chǎn)物碳酸鈣的微觀形貌。 選取糯米漿、馬鈴薯淀粉糊、玉米淀粉糊和糊精作為糖類(lèi)添加劑，仍采用石灰消化并通入二氧化碳?xì)怏w碳化的方法合成了方解石型碳酸鈣，考察了添加劑的濃度對(duì)產(chǎn)物方解石形貌的影響。研究發(fā)現(xiàn)在碳化過(guò)程中添加糯米漿及淀粉的氫氧化鈣反應(yīng)體系會(huì)出現(xiàn)膠凝化現(xiàn)象，體系的粘度先增大后減小，，電導(dǎo)率呈現(xiàn)下降——回復(fù)——下降的趨勢(shì)。產(chǎn)物碳酸鈣的晶粒生長(zhǎng)過(guò)程受到反應(yīng)體系中淀粉大分子凝膠化的影響，因此產(chǎn)物微觀形貌的各不相同，而糊精作為一種小分子糖并沒(méi)能使碳酸鈣形貌發(fā)生改變。紅外光譜測(cè)試表明由于糯米漿、糊化后的馬鈴薯淀粉及玉米淀粉中一些大分子糖鏈改變了碳酸鈣中O–C–O鍵的化學(xué)環(huán)境，故使其不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰向低波段移動(dòng)了24cm~(-1)，而糊精為添加劑時(shí)，此吸收峰并未偏移，這是由于糊精是小分子糖，無(wú)此作用。 以蛋清蛋白、糯米漿、馬鈴薯淀粉糊、玉米淀粉糊、糊精為添加劑，對(duì)比研究了對(duì)氧化鈣在空氣中自然碳化過(guò)程的影響。采用偏光顯微鏡實(shí)時(shí)觀察反應(yīng)體系中晶體的顯微結(jié)構(gòu)變化，并用掃描電鏡和X射線衍射儀對(duì)15天后樣品的形貌和物相進(jìn)行表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加糯米漿后，灰漿樣品顆粒極其細(xì)小，晶體形貌不明顯，添加了玉米淀粉、馬鈴薯淀粉和糊精的灰漿顆粒粒徑較大且不均勻，而添加了蛋清蛋白的灰漿顆粒形貌規(guī)整程度介于純水與淀粉糖類(lèi)之間，晶粒較細(xì)。經(jīng)分析，這是由于糯米漿中的支鏈淀粉黏性很強(qiáng)，可以包裹在氫氧化鈣表面，延緩其與二氧化碳的反應(yīng)并限制晶體的長(zhǎng)大而使氫氧化鈣與碳酸鈣的晶體顆粒較細(xì)小且結(jié)構(gòu)致密；而馬鈴薯和玉米淀粉中存在一定量的直鏈淀粉，能與水分子形成廣泛氫鍵結(jié)合的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，吸附Ca~(2+)聚集在淀粉分子界面，而利于Ca~(2+)與CO_3~(2-)結(jié)合生成碳酸鈣。糊精是淀粉的降解產(chǎn)物，為線性短鏈分子，在溶液中流動(dòng)性好，其含有的OH官能團(tuán)可通過(guò)靜電作用吸引Ca~(2+)，同樣利于碳酸鈣晶體的生長(zhǎng)。 以蛋清蛋白、糯米漿、馬鈴薯淀粉、玉米淀粉為添加劑，按照不同的組分配比摻入生石灰中和水制成漿料，將漿料注入模具制成圓柱形石灰/有機(jī)物復(fù)合膠凝材料試樣，養(yǎng)護(hù)硬化后測(cè)試試樣的抗壓強(qiáng)度、耐水浸泡性、耐老化性和耐環(huán)境腐蝕性。結(jié)果顯示在蛋清與糯米漿含量分別為3%、5%時(shí)，所制得的試樣抗壓強(qiáng)度分別比純石灰提高了17%、22%，耐水浸泡性與耐風(fēng)化能力顯著提高，耐腐蝕性有所增強(qiáng)。添加3%馬鈴薯淀粉糊的石灰試樣雖然抗壓強(qiáng)度提高了13%，但其耐水浸泡性和耐風(fēng)化性較純石灰均較差，同時(shí)玉米淀粉的加入對(duì)石灰的各項(xiàng)性能均有減弱。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TU52
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【引證文獻(xiàn)】

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1 袁承斌;王新華;蔣理;陳建華;;真空脫水與非真空脫水混凝土的抗碳化性能比較研究[J];混凝土;2007年04期

2 林嬋華;;基于碳化機(jī)理分析鋼筋混凝土保護(hù)層厚度[J];中國(guó)高新技術(shù)企業(yè);2008年22期

3 劉志奇;王金晶;李彥軍;;碳化水工混凝土構(gòu)件極限承載力研究[J];人民黃河;2009年02期

4 孫國(guó)匡;唐弟;趙宇平;;加氣混凝土及其水化產(chǎn)物的碳化[J];建筑節(jié)能;1986年06期

5 呂海波;趙艷林;韋克宇;楊軍平;;細(xì)胞自動(dòng)機(jī)原理及其在混凝土碳化模擬中的應(yīng)用[J];桂林工學(xué)院學(xué)報(bào);2006年02期

6 張林菊;吳昊澤;葉正茂;劉梅;丁亮;常鈞;;正交實(shí)驗(yàn)鋼渣碳化工藝條件[J];濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年02期

7 劉志勇,呂永高,周新剛,孫偉;含氯鹽混凝土碳化過(guò)程鋼筋銹蝕閾值與使用壽命預(yù)測(cè)[J];工業(yè)建筑;2005年10期

8 宣劍國(guó);許振良;殷靜;馮建立;;聚酰亞胺中空纖維膜的熱亞胺化及碳化的研究[J];上�；�工;2005年12期

9 馬波;胡穎;張海峰;;碳化對(duì)水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2010年08期

10 魏微;胡浩權(quán);秦國(guó)彤;尤隆渤;;分子篩碳膜的制備[J];過(guò)程工程學(xué)報(bào);2007年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 翟佳;杜衛(wèi)平;馬利哲;潘鼎;;KMnO_4改性對(duì)PAN原絲預(yù)氧化和碳化過(guò)程的影響[A];復(fù)合材料：創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展(上冊(cè))[C];2010年

2 周建良;何雪琴;黃懷忠;朱健;;納米碳酸鈣晶體的制備及形貌控制[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

3 王會(huì)昌;李東霞;;利用電石灰和煙道氣生產(chǎn)1萬(wàn)噸/年納米碳酸鈣[A];2010年全國(guó)鎂鹽行業(yè)年會(huì)暨節(jié)能減排與發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2010年

4 劉寶樹(shù);胡慶福;胡永琪;劉潤(rùn)靜;汪敏;;碳酸氫鎂溶液增濃的研究[A];2009年中國(guó)鎂鹽行業(yè)年會(huì)暨節(jié)能與發(fā)展論壇論文集[C];2009年

5 張俊喜;魯進(jìn)亮;張羽;蔣俊;顧春雙;張敏華;王昆;屈文俊;;碳化混凝土再堿化過(guò)程研究[A];2010年全國(guó)腐蝕電化學(xué)及測(cè)試方法學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集[C];2010年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 本報(bào)記者 李方貴;[N];綿陽(yáng)日?qǐng)?bào);2010年

2 徐湘懷 翟毅;[N];中國(guó)石化報(bào);2001年

3 ;[N];中國(guó)建材報(bào);2001年

4 徐永模;[N];中華建筑報(bào);2002年

5 周昊 李麗云;[N];中國(guó)技術(shù)市場(chǎng)報(bào);2010年

6 周昊　記者 李麗云;[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王路平;基于ANSYS的混凝土結(jié)構(gòu)碳化過(guò)程數(shù)值模擬分析[D];中南大學(xué);2010年

2 李麗匣;碳酸鈣晶須的制備及影響因素研究[D];東北大學(xué);2005年

3 梅文強(qiáng);特粗WC顆粒的制備及碳化過(guò)程的行為研究[D];北京有色金屬研究總院;2012年

4 呂志遠(yuǎn);純堿裝置碳化過(guò)程優(yōu)化控制策略研究[D];浙江大學(xué);2011年

5 張雅文;有機(jī)物對(duì)氧化鈣碳化過(guò)程及性能的影響[D];陜西科技大學(xué);2012年

6 白鴿玲;納米級(jí)活性碳酸鈣的制備[D];中南大學(xué);2002年

7 封先鋒;用升華法在硅襯底上外延生長(zhǎng)β碳化硅薄膜[D];西安理工大學(xué);2003年

8 馮甘霖;加速碳化改造水泥磚瓦性能的試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

9 孟衛(wèi)濤;基于數(shù)值模擬和快速碳化實(shí)驗(yàn)的新混凝土防碳化研究[D];天津大學(xué);2012年

10 王強(qiáng);鈣、鎂體系碳酸化工藝條件的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2002年

  本文關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)糯米灰漿科學(xué)原理及其現(xiàn)代應(yīng)用的探索性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：152393