碱矿渣胶凝材料的机理研究

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1、经验交滚碱矿渣胶凝材料的机理研究StIldyontllemechanismofalkali_activatedslagmaterial柴大霞1周妤莲2(1广东省清远市质量计量监督检测所，广东清远515518；2广西壮族自治区崇左市计量测试研究所，广西崇左532600)摘要：本文通过采用显微镜、IR、SEM等现代测试手段，从宏观和微观方面对该多孔混凝土的结构与性能的关系进行探索研究，并就该种探讨混凝土的强度和收缩性能及其相关因素给出了作者的一些观点。关键词：水玻璃；矿渣；抗压强度Abs廿act：opdcalrnicroscope，IR，SEMareap

2、phedilltllisinvesdgadoninordertoe冲10ret11ere№onbe脚eensmlctllreandperf-o姗a11ceonnlacmandIIlicroscale，andaudlore】屯1anadomonconcretes廿engdl，sh工inkageaSweⅡaStllerelated砌uence自ctorsarepresentedi11t11ispaper．Keywords：sodimsilicate；slag；compressives仕engdl中图分类号：Tu528_01文献标识码：B文章编号：1003

3、—8965(2013)03一00引言碱激发胶凝材料是指，具有火山灰活性或潜在水硬性的材料与碱性激发剂反应而生成的水硬性材料。用碱作为激发剂最早追溯到1930年，当时德国的Kuhl利用磨细的矿渣粉和氢氧化钾溶液的混合物，检测了产物的凝结特性。而后Chassevent在1937年用氢氧化钾和氢氧化钠的溶液检测矿渣的潜在活性。而Purdon在1940年首次对由矿渣、碱或碱性盐组分的无熟料水泥，进行了深入的实验室研究⋯。20世纪80年代，国内开始对碱激发胶凝材料的研究，主要研究的是碱矿渣水泥，并且已经成功的制备出了碱矿渣，碱一矿渣一粉煤灰，碱一矿渣一赤泥等胶

4、凝材料，南京工业大学【2】，则对碱矿渣水泥的基础理论方面进行了较为深入的研究，到了90年代中期，开始了对碱一烧粘土体系的研究，如今越来越多的材料工作者，正致力于碱激发胶凝材料的研究，成为当今水泥混凝土研究者的研究热点方向。1实验1．1实验原材料矿渣粉：灰白色粉体，密度为2．849·cm～，比表面积为389m2·kg～，化学成分见表1。水玻璃：市售。氢氧化钠：颗粒状氢氧化钠，NaOH≥96％，四川箭滩化工有限公司，用于调整水玻璃模数。1．2实验仪器设备无锡建仪NJ一160混凝土搅拌机、桂林光学GL一99T体式显微镜、中西LDl一Y一2000X衍射仪、日

5、本日立S一570。2实验与分析2．1碱矿渣胶凝材料的反应过程和产物的试表1矿渣的化学成分／％l成分LOssSi02A1203Fe203CaOMgOMnOS03∑l矿渣0．0134．4310．670．7538．299_240．3501493．88139经验交流图1高炉矿渣及反应产物的xRD分析谱图a矿渣b反应产物由谱图1可知，在谱图a上矿渣原料没有明显的衍射峰，在300附近有个馒头峰包，认为是矿渣中非晶相的衍射峰叠加，即认为矿渣中含有大量的玻璃相，具有较高的内部活性。在谱图b上看出，反应物同样没有明显的衍射峰，但是在300附近的馒头峰变得范围窄，顶部变

6、得更尖锐，说明非晶相之间的Si—O和AI一0键发生变化，反应物的非晶相更趋于有序化或者非晶体更趋于有序化。35003000250020001S00000500、。／Cm图2高炉矿渣及反应产物的IR谱图a矿渣；b反应产物由图2可知，在3448cm‘1处有强吸收峰，显示有一OH基团的一OH键的伸缩振动；在1448cm。1处的碳酸盐的吸收峰变强，说明碳酸盐140根的加强：在1000cm—l处的宽峰是由AI—O键、O—Si一0键和Si—O—Si键的伸缩振动相互作用而形成的，生成的产物在1000cm一处的吸收峰变弱，说明生成物的O—Si—O键和Si—O—Si键

7、在NaOH的一OH的作用之下部分被打破，聚合程度比原料降低：在731cm—I处的内部四面体的对称振动吸收峰减弱，说明原料中的硅氧四面体的骨架被打破了。2．2碱矿渣胶凝材料的微观结构为了进一步了解碱矿渣胶凝材料的微观结构，弄清碱矿渣胶凝材料与普通硅酸盐水泥轻质多孔混凝土性质上差异的主要原因，采用SEM对两种混凝土的微观结构进行了观察。图3a、c碱矿渣胶凝材料体断面形貌图系b、d水泥胶凝材料体系的断面形貌图从图3一a和图3_b的整体形貌上可以观察到50微米左右的显微结构状态，两种胶凝材料基质体断面的形貌和粒度尺寸差异不大，唯一的区别是硅酸盐水泥构成的基质

8、体起伏较大，局部存在的粗孔相对较多，这些粗孔呈不规则形态，有别于发气剂反应形成的椭圆壁面光滑的气孔，这些不规