为查明放射性核素锶与硅酸盐水泥（基本组成为ca0和s她）一H20体系之间的作用机制，运用XRD、TGDsc、SEM等测试技术，研究了80℃，水热条件下，CaO～SrO一硅灰一.H20体系的水化产物，测定了该水化产物的溶解度。结果表明：在实验条件下，Sr2+能取代水化硅酸钙凝胶中Ca2+而形成固溶体，并使csH凝胶结构更趋无序；sr（）能与硅灰、水发生反应，优先生成柱状晶态产物3SrO?2SiO2?nH2O；3S1O?2SiO2?nH2（）在290～350℃之间脱去结晶水；水化硅酸钙锶固溶体以絮状凝胶为主，
### CaO-SrO-硅灰-H2O体系的水热合成产物
#### 研究背景及目的
本文旨在探讨放射性核素锶（Sr）与硅酸盐水泥（主要成分CaO与SiO2）-H2O体系之间的相互作用机制。通过水热合成方法，在特定条件下研究该体系的水化产物及其溶解特性。目的是了解放射性锶在环境中的行为，尤其是在模拟核废料处置条件下锶与硅酸盐材料相互作用的情况。
#### 实验条件与方法
实验采用的条件为80°C水热合成，选用的主要原材料包括CaO、SrO、硅灰以及水（H2O）。通过X射线衍射(XRD)、热重分析-差示扫描量热法(TG-DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等多种测试手段对产物进行了表征。
#### 主要研究成果
1. **Sr2+与水化硅酸钙凝胶的相互作用**：
- Sr2+能够取代水化硅酸钙凝胶中的Ca2+离子，形成固溶体。
- 形成的固溶体使得水化硅酸钙凝胶的结构变得更加无序。
2. **3SrO·2SiO2·nH2O的生成**：
- SrO能够与硅灰、水反应，优先生成高度结晶的产物3SrO·2SiO2·nH2O。
- 3SrO·2SiO2·nH2O在290~350°C温度范围内失去结晶水。
3. **水化产物的形态特征**：
- 水化硅酸钙锶固溶体主要表现为絮状凝胶。
- 3SrO·2SiO2·nH2O则呈现出柱状晶体形态，且没有交叉连接的现象。
4. **溶解度测定**：
- 当钙硅比为1时，CSH凝胶的溶解度为0.567mmol/L。
- 3SrO·2SiO2·nH2O的溶解度大约是CSH凝胶的三倍。
#### 知识点解析
- **水化硅酸钙凝胶**：这是一种重要的水泥水化产物，具有良好的机械性能和耐久性。当Sr2+取代部分Ca2+后，形成的固溶体可能会影响其力学性能和稳定性。
- **3SrO·2SiO2·nH2O**：这种化合物是一种新颖的水化产物，其独特的晶体结构和较高的溶解度使其在放射性废物处理领域具有潜在的应用价值。例如，可以通过调节水热合成条件来控制其晶体大小和形态，从而提高其在核废料固化过程中的效率。
- **溶解度测定的意义**：溶解度的测定对于理解放射性元素在环境中的迁移行为至关重要。高溶解度意味着放射性元素更容易被水体携带，从而增加其在生态系统中的传播风险。
- **实验技术和方法**：XRD用于确定产物的晶体结构；TG-DSC可以测定物质在加热过程中的质量变化和能量变化，有助于理解产物的热稳定性和相变行为；SEM则提供了微观形貌信息，有助于解释产物的生长机制和结构特点。
这项研究不仅揭示了Sr与硅酸盐材料之间复杂的相互作用机制，还为放射性废物的安全处置提供了新的思路和技术支持。通过对这些水化产物特性的深入了解，可以更好地设计和优化放射性废物的固化工艺，减少环境污染的风险。
