铁锶氧体粉末对水泥水化影响研究开题报告

 2021-08-08 15:09:04

1. 研究目的与意义

锶铁氧体是一种具有非常良好的磁性能的重要永磁性材料,因为其制备的原材料非常的丰富,制造的成本低廉,物理和化学性能比较的稳定,同时还具有抗氧化等等的优点,在最近几年得到了非常广泛的研究,基于这些研究的基础之上,被大量的运用于无线通讯,磁记录材料,磁光材料以及微波器件之中。然而在水泥之中将锶铁氧体作为添加剂加入其中却是很少有人涉及的。在我的研究之中,就是将锶铁氧体作为一种新的添加剂加入其中,通过量热仪以及原位xrd的两种测量方法,测量锶铁氧体对于水泥水化的影响。由于水泥水化会释放大量的水化热,因为产生的温度应力是导致混凝土裂缝产生的一个非常主要的原因。为此,水泥水化热的研究一直是国内外各大学者研究的重点。

我的主要研究方向即是探究该种材料对于水泥水化动力学的影响机制,而后在此基础之上指导铁锶氧体基核电站牺牲材料的制备。在严重的核电事故情况之下。堆芯熔融物的温度高达3000c-4000c,而与之接触的底板混凝土或者牺牲混凝土的熔化分解温度仅约1100c。当前核电技术已经发展到了第三代,目前较为先进的堆型核电站的一个重大技术革新之处在于通过牺牲材料的作用,使核电站在严重核事故之中对公共与环境的安全性得到大大的提高,当严重核事故发生时,牺牲材料和堆芯熔融物相互作用,氧化堆芯熔融物的高放射性成分,降低堆芯熔融物的温度同时减少安全壳内部压力的增加,防止反应堆堆芯熔融物穿透底板而造成严重的核污染。在此过程之中,牺牲材料起到了至关重要的作用,它不仅可以防止在扩散过程之中对堆芯捕集器的钢结构造成瞬时的热载荷,而且可以降低熔融物的温度,大幅减轻氧化物的密度,降低核泄露辐射值。

本课题针对铁锶氧体对水泥水化热的影响,主要研究的内容如下:根据现有的研究基础,针对铁锶氧体材料自身的性能以及优缺点,不断调试配合比,同时探究铁锶氧体对水泥水化过程的影响,探究该材料对水泥水化动力学影响机制,进而指导铁锶氧体基核电牺牲材料的制备。当严重的核事故发生时,牺牲水泥和堆芯熔融物之间相互作用,氧化堆芯熔融物的高放射性成分,降低堆芯熔融物的温度以及减少安全壳内部压力的增加;防止反应堆堆芯熔融物穿透底板进而造成非常严重的核污染。目前,我国已经研制出了具有自主知识产权的核电牺牲混凝土,该牺牲型水泥将被应用于国内的核电站的建设。该牺牲水泥作为第三代以及第四代的核电站反应堆腔和堆芯捕集器的非常重要的组成材料,不仅仅是关系到核电站的安全运营,同时也是我国大力发展核电技术与自主创新的基础。

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2. 国内外研究现状分析

在查阅大量文献之后,我发现国外大多在于对于铁锶氧体材料本身的研究,类似m型纳米铁锶氧体,将其作为一种高分子导电复合材料的表征以及合成。包括运用各种不同的方法来合成不同种类以及不同性能的铁锶氧体。例如柠檬酸溶胶-凝胶法等等。来提高铁锶氧体的矫顽力,剩余磁化强度以及饱和磁化强度等等。

除此之外还有矿渣硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥有多种型号。在自然水化条件之下,矿渣水泥的主要水化产物为c-s-h凝胶;而在蒸养条件之下,将可能生成硬硅钙石,白钙沸石等,这些水化产物热力学稳定性非常的高,而且还非常的难溶于水。若矿渣水泥之中加入一定石膏,则水化过程是通过硫酸盐和水泥熟料或生石灰水解生成的氢氧化钙,共同激发作用下发生的。

国内对于铁锶氧体材料水泥水化热的研究也不太多,同我们研究方向最为接近的是来自安徽大学的一篇论文。其主要内容以及方向也主要是对于铁锶氧体良好的导电性以及抗退磁能力的运用来制作不同的复合材料。然而对于在水泥之中掺加铁锶氧体通过改变配合比测量水泥水化热的研究却是非常的少。然而其他不同的添加剂对于水泥水化过程的影响却有很多。例如聚醛酸对于水泥水化过程的影响。然而即便如此,与我们的研究方向的差别也是非常的大的,因为我们想要利用的主要是铁锶氧体的性能,而他们所作的研究主要取决于聚醛酸的性能,包括聚醛酸对于水泥水化的影响,利用红外光谱进行绘图然后进行分析,同我们对于铁锶氧体水泥水化的操作步骤基本一致,然而相信我们最终的结果以及母的一定是大相径庭的。

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3. 研究的基本内容与计划

本课题针对铁锶氧体对水泥水化热的影响,主要研究的内容如下:根据现有的研究基础,针对铁锶氧体材料自身的性能以及优缺点,不断调试配合比,同时探究铁锶氧体对水泥水化过程的影响,探究该材料对水泥水化动力学影响机制,进而指导铁锶氧体基核电牺牲材料的制备。当严重的核事故发生时,牺牲水泥和堆芯熔融物之间相互作用,氧化堆芯熔融物的高放射性成分,降低堆芯熔融物的温度以及减少安全壳内部压力的增加;防止反应堆堆芯熔融物穿透底板进而造成非常严重的核污染。目前,我国已经研制出了具有自主知识产权的核电牺牲混凝土,该牺牲型水泥将被应用于国内的核电站的建设。该牺牲水泥作为第三代以及第四代的核电站反应堆腔和堆芯捕集器的非常重要的组成材料,不仅仅是关系到核电站的安全运营,同时也是我国大力发展核电技术与自主创新的基础。

本文主要以水泥水化热分析法和原位XRD分析法探究铁锶氧体对水泥水化过程影响,探究该材料对水泥水化动力学影响机制,指导铁锶氧体基核电牺牲材料的制备。

4. 研究创新点

在本次实验之中,我们主要使用的方法大概分为两种,一种是利用量热仪对水泥水化所放出的热量的多少进行测量,还有一种是在物质形成过程之中进行xrd扫描,主要目的是观察物质形成过程之中的物相变化。

4.2.1 量热仪法

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