水泥早期水化产物的TEM研究-论文.pdf

《水泥早期水化产物的TEM研究-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、中国科学：技术科学2012年第42卷第8期：879—885·．、^^n^f．scichina．comtech．scichinacom水泥早期水化产物的TEM研究韩松①②，阎培渝，刘仍光①③①清华大学土术工程系，土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京100084②北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044；③青岛农业大学建筑工程学院，青岛266109E—mail：yanpy@tsinghua．edu．cn收稿日期：2011-1206；接受日期：2012—02—14国家自然科学基金面上项目(批

2、准号：U1134008，50772053)资助摘要通过透射电子显微术(TEM)研究了水泥早期水化产物Ca(OH)、水化硅酸钙凝胶关键词TEM(CSH)、钙矾石(AFt)、单硫型水化硫铝酸钙(AFm)的微观形貌、结晶形态、元素构成．并结合早期水化产物SEM与XRD研究结果，讨论了TEM在研究水泥早期水化产物方面的优势．研究结果表明，使元素构成用TEM研究水泥早期水化产物，其观察结果比SEM更加精确和可靠．水化初期生成的CSH微观形貌凝胶为具有大量皱褶的非晶态箔状产物，其Ca／Si比为1．3±0．2

3、；水化初期生成的AFt和AFm，结晶形态发现了两者的微观形貌差别，确认了两者均为由尺寸小于20nm的纳米晶粒无序组成的多晶层状结构．本文讨论了SEM和TEM方法分别所得CSH凝胶的Ca／Si比差异的原因．随着减水剂等外加剂在混凝土中的广泛应用，能谱的空问分辨率不够导致：无法分辨AFt与AFm，掺加减水剂的水泥浆体中早期水化产物的特征越来无法进一步研究其转化过程与机理．越受到关注．大量研究试图通过XRD，SEM等方法，近年来，有学者使用TEM研究水泥水化过程．研究外加剂对水泥早期水化产物的影响I1

4、】．但SEMScrivener等人【o使用TEM：究了水泥早期水化形成和ESEM方法对于水泥水化早期(24h之内)的CSH的“颗粒外壳”，所得到的CSH凝胶的Ca／Si比高达凝胶形貌特征、外加剂能否在早期水化产物中插层吸2．8～3．5，与一般研究结果存在一定分歧．Plank等人【7l附等，无法得到令人满意的观察结果．早期水化产物使用TEM观测了减水剂在AFt与AFm中插层吸附尺寸较小，尤其是钙矾石(AFt)和单硫型水化硫铝酸的产物，其研究对象是水泥熟料中的某一单矿物，需钙(AFro)，SEM无法

5、得到具有足够分辨率的图像．用要在特殊的条件下合成插层产物，尚未在水泥体系于观察的样品必须经过烘干并喷镀导电层，早期水中真正找到类似的插层结构．国内水泥化学领域则化产物量较少，结构不完整，存在较多缺陷，经过烘只有很少的研究采用TEM作为辅助分析手段『8，，使干后，形貌和存在形式可能发生较大变化．使用环境用TEM对水泥基材料水化产物进行深入系统的研究扫描电子显微术(ESEM)能够实现原位观测，但由于则不多见．样品中含水，导致分辨率较低，仍然无法满足分析要本文使用TEM方法研究水泥早期(24h内)水化

6、求．XRD研究发现水泥水化早期存在AFt向AFm转产物．选取了水泥早期水化过程中的几个特定时间化的阶段，但是在SEM中使用EDX进行元素分析时，点，使用TEM，同时结合SEM和XRD及EDX分析，英文版发表信息：HanS，YanPY，LiuRGStudyonthehydrationproductofcementinearlyageusingTEM．SciChinaTcchSci，2012，55：2284—2290，doi10．1007／sl1431-O12．4860．3韩松等：水泥早期水化产物的

7、TEM研究针对水泥早期水化生成的Ca(OH)、CSH凝胶、AFt环境扫描电子显微镜在SEM模式下观察水泥浆体水与AFm进行观测，研究早期水化产物的形貌特征、化产物的微观形貌．并使用x射线能谱(EDX)分析水晶体结构、元素构成等特性．通过TEM与SEM实验化产物的元素构成．结果的对比分析，解释已有研究结果中存在的分歧，1．5透射电子显微镜观察(TEM)探索基于TEM的水泥早期水化产物研究方法，并分析其优缺点和适用范围．按所需配合比拌和水泥浆体，静置至2，6，12和24h时刻，分别取5g左右样品在研

8、钵中加入大量丙酮溶液以并磨细，终止水化，然后放入超声震荡仪处1原材料及试验方法理10min，使浆体分散成悬浮液，用加样枪分4次取1．1水泥熟料总量1mL悬浮液，使颗粒沉淀在带有微栅支持膜的铜网上，立即使用TecnaiG2F20．200kV场发射透射为了避免水泥生产过程中使用的助磨剂等外加电子显微镜进行观测，并使用x射线能谱(EDX)分析剂对研究结果造成影响，使用纯硅酸盐水泥熟料，其元素构成，使用电子衍射观察样品的衍射花样．化学分析结果及主要熟料矿物组成见表1，加入质量分数2％的二水石膏，使用实验