不同来源矿渣水化产物聚合度的FT-IR分析.pdf

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1、四川建筑科学研究第39卷第3期226SichuanBuildingScience2013年6月不同来源矿渣水化产物聚合度的FT—IR分析黄兴亮，周胜波，梁小英，任婷婷，何帆(1．陕西省建筑科学研究院，陕西西安710082；2．长安大学公路学院，陕西西安710064；3．陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南714000)摘要：不同来源矿渣活性差别很大，本文利用红外光谱分析方法从矿渣网络聚合度角度探讨了矿渣水化活性机理，结果表明：矿渣玻璃体由于表面存在Si—O和A1一O键，不同来源矿渣Si．O和AI—O键明显不同，硅酸根离子的溶出相对来说比较难，因此早期只有少量单硅酸根

2、离子聚合形成水化硅酸钙凝胶。随着水化的进行，会有更多的硅和铝暴露在表面，矿渣水化加速，单硅酸根离子聚合的速度也加速，表现在后期矿渣石灰的强度有较大的增长。关键词：矿渣；水化产物；聚合度；FT．IR分析中图分类号：TU521．4文献标志码：B文章编号：1008—1933(2013)03—226—0428天抗压强度可达42．5MPa，密度3．08g／cm，为0引言中等质量熟料；石膏来源于太原石膏矿，熟料和石膏随着对水泥混凝土耐久性的关注，以及行业可化学成分见表1；试验用石灰为分析纯度的氢氧化持续发展理念渗透，矿物掺合料被更多用在水泥混钙，纯度大于99．6％；高炉矿渣分

3、别是太原钢铁公凝土中，其中矿渣是广泛应用的一种。冶金矿渣作司(简称为T)和酒泉钢铁公司(简称为J)生产的高为一种副产物，由于其微集料效应和火山灰相应，可炉水淬矿渣，其化学成分见表2。以取代部分熟料用于改善孔结构，产生良好的抗渗、表1熟料和石膏的化学成分Wt(％)抗冻和抗碱集料反应等耐久性能。矿渣火山灰效应的发挥主要与其活性有关¨引，而其活性取决于微观结构，即主要和其网络形成体的硅氧聚合度和铝氧聚合度相关，不同钢厂矿渣掺入水泥混凝土配制同标号的水泥混凝土其最佳掺量差异很大，究其原因表2高炉矿渣的化学成分Wt(％)是因为其微观结构存在明显的差异。成分SiO2A12O3

4、Fe2O，CaOMsoNa2OK2OMnOTiO2SO，∑T32．7510．008．8937．7l7．20．300．440．140．821．2899．5红外光谱图中的吸收谱带和化合物的特定质点J35．3912．100．9338．907．540．210．94l_891．270．4399．6或基团振动的形式一一对应，而且无机化合物在中红外区吸收，吸收谱带主要是阴离子(团)晶格振动1．2样品制备及试验方法引起的吸收，与阳离子关系较小。因此可凭借红外1)样品制备：将两种矿渣粉体与石膏和硅酸盐光谱技术分析阴离子基团振动频率，获得阴离子类水泥熟料(同时以石灰代替水泥熟料模拟实

5、际的反型以及物质微观结构信息J。本文利用红外光谱应过程，质量比例为石灰7％，石膏4％，剩余为矿技术对来自两个钢厂的原矿渣及其在水化过程中的渣)以质量比例为50：4：46进行}昆匀，水灰比为微观结构变化进行分析，以探讨其火山灰效应机理。0．5，制备净浆3Og，然后装入事先在内壁涂有石蜡1试验原料及方法的玻璃试管中，置于温度为20±2~C下养护至3d、71．1原料及化学组成d和28d。得到的样品经过研磨使得样品为粒径<熟料来源于太原水泥厂，为黑色致密块状，熟料8O“m的粉末，然后采用压片法制样。2)试验方法：德国Brucher公司，EQUINOX55；收稿日期：201

6、2-06-26光谱范围：7500～370em～；分辩率：优于0．2cm～；作者简介：黄兴亮(1979一)，男，工程师，主要从事水泥混凝土化学透过率精度：优于0．1％T；信噪比：高于3600：1；扫研究。E—mail：sjk—hxl@163．tom描方式：快速及步进扫描。黄兴亮，等：不同来源矿渣水化产物聚合度的Frr-IR分析2272．1原矿渣的红外光谱分析2试验结果及讨论图1和表4是太钢矿渣和酒钢矿渣红外光谱常见硅酸盐水泥水化产物红外光谱情况见表图，可见两种矿渣粉体的红外光谱图线形状相似、峰3，c—s—H的红外光谱中含有(SiO)一伸缩振动位相近，都有5个吸收谱带

7、：其中1431．85cm、(1175860cm)，不同的聚合度硅氧四面体，随1630．75cm和3440cm处的吸收峰是水振动峰；着聚合度增加Si．0键的吸收频率也增大，860～1175cm是硅氧四面体吸收峰剖，由吸收峰(SiO)、(Si206-、(SiO32-、架状SiO2，其中宽化可知硅氧四面体具有不同聚合度，矿渣粉体中Si一0的不对称伸缩振动频率分别为830—890cm一、主要是硅氧四面体单体、二聚体和三聚体的混合；900930cm一、950—970cm一、1060～1200700cm左右的吸收峰是铝氧四面体，酒钢矿渣的cm-118]；Ca(OH)：的红外光

8、谱吸收峰是