摘要:利用前期合成的阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥，應用XRD、SEM-EDS等研究了隨石膏摻量的改變對新型膠凝材料阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化程度及水化漿體組成的影響。研究結果表明:隨石膏摻量增加，水化漿體的水化程度大致趨勢是先增加后降低;阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥最佳鋁硫比為1.0/1.0，此時硬化漿體在標準稠度加水量下1d、3d和28d齡期的水化程度分別達到48.3%、57.6%和75.3%。XRD及SEM-EDS分析表明在最佳鋁硫比1d、3d齡期時水化產物就已大量形成，結構致密。

關鍵詞:阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥 石膏 水化程度 漿體

以硅酸鹽礦相為主的硅酸鹽水泥早期強度偏低，后期強度較高;以硫鋁酸鋇鈣為主導礦相的含鋇硫鋁酸鹽水泥早期強度高，但后期強度較低，程新[^1-3]等報道了系列含鋇硫鋁酸鹽水泥的研制并合成了兼具兩種水泥優(yōu)良性能于一體的阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥，蘆令超^[4-7]等采用正交試驗的方法詳細研究該水泥熟料的制備技術及其組成與結構的關系。本文在此基礎上，通過調整石膏摻加量，改變阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥組成的鋁硫比，測試水泥水化程度，應用XRD、SEM-EDS研究阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化硬化漿體組成。

1 阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化程度研究

1.1實驗方法

在熟料中摻加不同量的石膏，改變水泥組成Al₂O₃和總SO₃量的比值即Al₂O₃/SO₃，測試不同Al₂O₃/SO₃水泥在標準稠度(水灰比為0.255)下各齡期的水化程度。水化程度測試方法參考楊東生^[8]編著的《水泥工藝實驗》。

1.2實驗結果與分析

注:C、M、A、B是組成相同的熟料，A(B、C、M)1(3、28)D編號分別表示A(B、C、M)組水泥水灰比為0.255水化1(3、28)天齡期試樣。

表1是阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化漿體不同齡期不同Al₂O₃/SO₃水化程度。從表1可以看出，隨著水泥中石膏摻量(Al₂O₃/SO₃減小)增加，水化程度先增加后降低，說明石膏的加入影響水泥的水化速度。在石膏摻量最低的C組試樣中，1d水化程度最低，基本上是石膏摻量稍高的M組水化程度的50%，3d齡期時C組水化程度有較大幅度的增加，但仍較M組的低，28d齡期時C組水化程度繼續(xù)增加，基本上達到了M組的水化程度。當水泥中Al₂O₃/SO₃為1.0/1.0時，不同齡期的水化程度都達到最高值。

2阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化漿體組成XRD分析

圖1至圖4是A、B、C、M四組水化樣的XRD分析?？梢钥闯?，圖1和圖2的衍射譜相似，圖3和圖4的衍射譜相似。對比圖1、2和圖3、4可以發(fā)現(xiàn)，圖1、2可以明顯檢測出鈣礬石衍射峰，而圖3、4鈣礬石衍射峰很弱，圖1、2試樣中石膏的摻加量要高于圖3、4中試樣，足量石膏存在是鈣礬石在硬化水泥漿體中結晶析出和大量生成的條件之一，可以推測在A、B組中鈣礬石的生成量要明顯高于C、M組。在A、B組和C、M組XRD衍射圖譜中除了鈣礬石衍射峰有明顯區(qū)別外，Ca(OH)₂衍射峰的變化規(guī)律也不同，C、M組1d齡期的Ca(OH)₂衍射峰強度較低，3d后衍射峰強度有較大提高，基本上與28d齡期有相同的衍射峰值，而在A、B組Ca(OH)₂衍射峰強度在1d、3d和28d齡期時基本相同。Ca(OH)₂衍射峰強度的變化一定程度上說明了C、M組和A、B組相同齡期內水化程度的不同，這點與水化程度測試分析是一致的。當石膏摻加量較低時，水泥漿體的水化程度較低，適量增加石膏摻量對提高漿體水化程度是有益的。硬化水泥漿體中除了上述晶態(tài)物質外，還有C-S-H凝膠、鋁膠等，嚴格意義上說它們不屬于晶態(tài)的物質，XRD衍射峰背底較高，呈“饅頭”狀，A、B、C和M組都有不同程度的非晶態(tài)物質的衍射峰出現(xiàn)，這些物質大都是隨著水化齡期的延長，其衍射峰變得更為明顯或者趨于尖銳，說明其數(shù)量在增加或者結晶程度在改善。

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3 阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化漿體SEM-EDS分析

圖5至圖13是CO試樣和AO試樣硬化漿體的SEM-EDS分析，其中CO試樣Al₂O₃/SO3為1.0/0.3，水灰比為0.255(標準稠度加水量)，AO試樣Al₂O_3/SO₃為1.0/1.0，水灰比也是標準稠度加水量。從圖5可以看出，CO試樣水泥1d齡期的水泥熟料顆粒清晰可見，水泥顆粒之間只有少量的膠狀物質相聯(lián)，結構較為松馳，水化程度不高，3d齡期時(圖6)，膠體狀物質明顯增多，不再能清晰見到水泥熟料顆粒，到了28d齡期(圖7)，晶膠交錯連成一片，結構緊湊，水化程度高。對C組水化樣，不論是1d齡期還是3d齡期和28d齡期其晶態(tài)物質較少，而凝膠狀物質較多。對AO試樣1d齡期時發(fā)現(xiàn)有鈣礬石(圖8)和結晶較好的氫氧化鈣晶體(圖9)，膠體狀物質較多，3d齡期時(圖10至圖12)，膠體繼續(xù)增多，鈣礬石晶體成片分布，28d齡期時(圖13)，膠體連成一體并將鈣礬石和Ca(OH)2等晶體包裹起來，使其成為硬化漿體重要組成成分。

4結論

1)阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥隨石膏摻量的增加水化程度先增加，后降低，最佳鋁硫比為1.0/1.0，此時硬化漿體在標準稠度下1d、3d和28d齡期的水化程度分別達到48.3%、57.6%和75.3%。2)XRD及SEM-EDS分析表明阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化漿體在最佳石膏摻量條件下1d、3d齡期時水化產物大量形成，結構致密，與水化程度分析結果一致。

參考文獻:

[1]CHENGXin,CHANGJun,LULingchao,etal.StudyofBa2bearingsulphoaluminatemineralsandcement[J].CementandConcreteResearch,2000,30(1):77-81.

[2]CHENGXin,CHANGJun,LULingchao,etal.InfluenceoffluoriteontheBa2bearingsulphoaluminatecement[J].CementandConcreteResearch,2001,31(3):213-216.

[3]程新,蘆令超,王來國,等.高膠凝性阿利特-硫鋁酸鋇鈣礦相體系的研究[J].硅酸鹽學報,2004,32(3):321-326.

[4]蘆令超,常鈞,沈業(yè)青,等.阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥材料合成與力學性能的研究[J].硅酸鹽學報,2005,33(7):900-906.

[5]蘆令超,常鈞,葉正茂,等.硫鋁酸鹽與硅酸鹽礦物合成高性能水泥[J].硅酸鹽學報,2005,33(1):57-62.

[6]蘆令超,常鈞,沈葉青,等.阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥材料制備技術的研究[J].硅酸鹽通報,2004,23(5):16-19.

[7]沈業(yè)青,蘆令超,常鈞,等.利用工業(yè)原料合成阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥及其性能研究[J].安徽師范大學學報:自然科學版,2006,29(2):151-153.

[8]楊東生.水泥工藝實驗[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1986:107-110.