XRD和FTIR的掺硅酸钠富水材料强度演化机制

• 作者: 孙玉宁 张硕 王志明 王永龙
• 来源期刊: 光谱学与光谱分析
• 学科: 工学
• 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
• 年，卷（期）: 2019,（10）
• 页码范围: 3199-3204
• 页数: 6页
• 分类号: TQ172.78
• 字数: 4764字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2019)10-3199-06

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张硕	河南理工大学能源科学与工程学院	20	113	7.0	9.0
2	王志明	河南理工大学能源科学与工程学院	14	40	3.0	6.0