XRD和FTIR的掺硅酸钠富水材料强度演化机制

论文摘要

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RMT-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CAH10及C2AH8转变为具有立方晶系结构的C3AH6,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C2ASH8的衍射峰,而直至28 d才检测到C3AH6（d=5.16,3.18?）衍射峰,并且C3AH6衍射强度较不掺硅酸钠的材料低, FTIR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(CAH10及C2AH8)转变为C2ASH8,进而抑制了CAH10及C2AH8向C3AH6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C2ASH8生成量显著增大,并且水化28 d后未检测到C3AH6,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。

论文目录

• 引 言
• 1 实验部分
•   1.1 材料
•   1.2 方法
•     1.2.1 强度试验
•     1.2.2 SEM微观形貌分析
•     1.2.3 X射线衍射分析
•     1.2.4 傅里叶变换红外光谱分析
• 2 结果与讨论
•   2.1 抗压强度演化
•   2.2 SEM分析
•   2.3 XRD分析
•   2.4 FTIR分析
•   2.5 强度影响因素
•   2.6 强度演化机制探讨
• 3 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王志明,孙玉宁,王永龙,张硕

关键词: 富水材料,硅酸钠,强度演化,射线衍射,傅里叶变换红外光谱

来源: 光谱学与光谱分析 2019年10期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 化学,无机化工,建筑科学与工程

单位: 河南理工大学能源科学与工程学院,深井瓦斯抽采与围岩控制国家地方联合工程实验室(河南理工大学)

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(2013BAA03B02),河南省科技创新人才基金项目(16420051002)资助

分类号: O657.33;TQ172.1

页码: 3199-3204

总页数: 6

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