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摘要：利用固体29Si核磁共振技术研究矿渣-水泥体系不同水化程度的C-S-H凝胶微结构。研究表明：水泥-矿渣水化C-S-H凝胶产物主要为Q0C、Q0S、Q1、Q2（1Al）、Q2峰，并呈现出规律性变化。
关键词：C-S-H凝胶，29Si核磁共振，矿渣-水泥体系
随着中国特色社会主义进入了新时代，我国社会主要矛盾已经转化，为实现中华民族伟大复兴需要伟大工程，高速铁路、跨海大桥、深水港口、摩天大楼等一个个超级工程如雨后春笋般层出不穷。这些工程无不需要用到钢筋、混凝土，而胶凝材料作为混凝土中最重要的组分，对其研究还不甚透彻，对其水化产物C-S-H凝胶的组分和结构的研究至今还不甚明了。采用固体29Si核磁共振技术，采取胶凝材料中的两个组分，即水泥和矿渣，研究其水化前后的产物分子结构及相互转变规律。
1试验：将矿渣、水泥按1：1制成浆体，养护到一定龄期后，研磨成粉，进行核磁试验。仪器采用AVANCEIII400WB型固体核磁共振仪，Q1、Q2、Q2（1Al）代表C-S-H凝胶中的不同化学状态下的硅氧四面体，Q0表示孤立岛状的[SiO4]4-单体；Q1表示连接一个桥氧的组群状硅氧四面体；Q2表示连接两个桥氧的位于链状或者环状结构中间的硅氧四面体，其中Q2（1Al）代表Si原子通过桥氧连接的Si原子被Al原子取代。Q0C、Q0S、Q1、Q2（1Al）、Q2化学位移分别是-69~-73、-74、-79、-81.5、-85ppm。
2结果与分析
2.1未水化矿渣、水泥微结构：未水化水泥和矿渣的NMR谱图见图2-1、图2-4，由图2-1可知，未水化水泥NMR谱图三个峰的化学位移分别是-70.15、-71.4和-73.5ppm.这些都是水泥熟料中硅酸三钙（-69~-75ppm）和硅酸二钙（-71.3ppm）的不同晶型的峰位，最强锋实际上是由三个峰叠加而成的，这三个峰都是Q0峰，即孤立的[SiO4]四面体。由图2-4可知，未水化矿渣NMR谱图中在-74.18ppm（-73~-75ppm）出现一个单独的宽化的峰，这种宽化是由于矿渣的玻璃体结构所致，这是Q1峰，在-100~-110之间出现较多的很微弱的宽化峰，这些属于Q3和Q4峰。
图2-3表示矿渣-水泥体系在20℃下分别养护3、7、28天的29SiNMR谱图。由谱图中的各峰值可知，矿渣-水泥体系水化产物有Q0C、Q0S、Q1、Q2（1Al）、Q2和少量Q3、Q4，并且随着龄期的增长，Q0S和Q0C峰的含量逐渐减少，与之相对应，Q2峰的的强度随着龄期的增长逐渐增强，说明随着龄期的增长，硅氧四面体单体聚合成二聚体、五聚体甚至更高聚物，矿渣中原有的Q3、Q4依然存在。
3结论
矿渣-水泥体系水化C-S-H凝胶中存在Q0C、Q0S、Q1、Q2（1Al）、Q2和少量Q3、Q4峰。随着龄期的增长，硅氧四面体单体聚合成二聚体、五聚体甚至更高聚物，矿渣中原有的Q3、Q4依然存在。