XRD和FTIR的掺硅酸钠富水材料强度演化机制

摘要：

硅酸盐水泥和铝酸盐水泥是广泛应用的无机注浆材料,混合使用这两种材料可制备凝结时间短及强度高的胶凝材料.然而,在富水条件下(水灰比大于1) ,添加适量二水石膏所制备的硅酸盐-铝酸盐水泥基材料水化后期发生强度衰减.为了改善硅酸盐-铝酸盐水泥基富水材料的强度性能,将一定量的硅酸钠掺入硅酸盐水泥-铝酸盐水泥-二水石膏三元体系中.采用RM T-150力学试验系统测试含不同硅酸钠掺入量的硅酸盐-铝酸盐水泥基富水材料的强度,分析其强度演化特性及掺入硅酸钠对其强度的影响;采用扫描电镜(SEM ) ,X射线衍射(XRD)及傅里叶变换红外光谱(FTIR )对不同硅酸钠掺量的富水材料微观结构进行表征,分析其微观形貌、物相的变化规律,进而揭示该富水材料的强度演化机制.强度试验结果显示,不掺硅酸钠的富水材料早期强度低,并且后期强度发生衰减;而硅酸钠的掺入有助于提高硅酸盐-铝酸盐水泥基富水材料的早期强度,并且在一定程度上减少材料固化后的后期强度衰减量,当硅酸钠掺入量高于3% 以上时,可以有效控制该富水材料后期强度的衰减.SEM ,XRD及 FTIR研究结果表明:不掺硅酸钠的硅酸盐-铝酸盐水泥基富水材料水化14 d时,检测到所属六方晶系的物相CA H10及C2 A H8 转变为具有立方晶系结构的C3 A H6 ,这种晶型转变是导致该富水材料强度衰减的原因.相比不掺硅酸钠的富水材料,当硅酸钠掺入1% 时,富水材料水化3 d生成更多的水化硅酸钙(C-S-H )凝胶,这有利于提高富水材料的早期强度;水化14 d后,XRD结果显示,在 d＝11. 75 ,6.24 ?出现C2 ASH8 的衍射峰,而直至28 d才检测到C3 A H6 (d＝5. 16 ,3. 18 ?)衍射峰,并且C3 A H6 衍射强度较不掺硅酸钠的材料低,FT IR谱3 643 cm －1处出现的振动带证实了这一发现.这说明掺入1% 硅酸钠促使六方晶系(CA H10及C2 A H8 )转变为C2 ASH8 ,进而抑制了CA H10及C2 A H8 向C3 A H6 的转变.但是,添加1% 的硅酸钠却不足以完全抑制富水材料水化后期的晶型转变,因此富水材料水化后期仍会发生强度衰减.当硅酸钠掺入量升至4% 时,硅酸盐-铝酸盐水泥基富水材料中的C2 ASH8 生成量显著增大,并且水化28 d后未检测到C3 AH6 ,表明富水材料内的晶型转变完全得以抑制,材料水化后期强度衰减得到有效控制.

关键词：富水材料、硅酸钠、强度演化、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱

所属期刊栏目：39

分类号：TQ172.78

资助基金：国家自然科学基金项目41872188 ,国家"十二五"科技支撑计划课题项目2013BA A03B02 ,河南省科技创新人才基金项目16420051002

在线出版日期：2019-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：3199-3204