三种碱激发胶凝材料的反应机理及其产物

离子缩聚反应的反应速度,使高炉矿渣潜在的胶凝性能得到充分发挥.分解和溶解于液相中的Ca2+、Al3+与矿渣本身存在的或由解聚作用产生的低聚硅酸根阴离子通过缩聚作用生成大量针状C-S-H凝胶和水化硅铝酸钙凝胶CaO Al2O3 xSiO2 yH2O,促使硅酸钠矿渣水泥的凝结、硬化.

许多学者认为,碱激发矿渣水泥的主要水化产物为C-S-H凝胶和铝酸钙等.但徐彬等[9]认为,固态碱组分矿渣水泥的水化产物主要是沸石类矿物.其类型主要有四类,即板状自形的片沸石类矿物、杆状或柱状的钙沸石类矿物、立方体形的杆沸石类矿物以及无定形凝胶状的、沸石类矿物.C-S-H,24h以前,在此之后数量不再增长.他认为,,,先是,而在水化7d之后,这种凝胶型沸石类矿物大量生成,.这些矿物属于最基本的造岩矿物,稳定性、,性和稳定性的关键,碱矿渣水泥产生较高强度的原因是:1)矿渣在碱性溶OH-阴离子,形成碱金属阳离子和OH-离子胶体溶液,Si-O-Si、Si-O-Al等共价键解体.由于单位体积内的胶体大量增加,多胶体缩聚就形成水化产物,进一步聚合结晶形成水泥石结构,由疏松逐渐密实强化,空隙中不断有凝胶填入,结构密实性提高,强度增加,使这种胶凝材料具有较高的强度和耐久性.2)碱金属化合物可以合成抗水的水化物.碱金属的硅酸盐水溶胶在有多价金属铝的水溶胶存在时,由于前者带负电荷,后者带正电荷,正负电荷的水溶胶彼此抵消,或者电荷减少到它们的粒子聚集的极限,多价金属的溶胶就使硅酸溶胶凝结,凝胶粒子吸附碱金属粒子,最终形成抗水性的碱金属化合物,即不溶于水的Na2O-Al2O3-SiO2-H2O四元系新化合物.至于碱激发矿渣中的钠离子,有学者[10]认为,体系中的钠离子不是完全“自由”的,有可能是被吸附在带负电的C-S-H的表面,也有可能是处于沸石或者沸石的前驱体中,其在纯净水中的溶出性很小.由此看来,对碱激发矿渣的反应与硬化过程的认识明显存在分歧.这可能与他们各自使用的碱性激发剂的种类及各自的实验条件不一样有关.

3　碱激发偏高岭土反应机理及产物

)煅烧后得到的一种产物.由于结构水的脱去,该分解偏高岭土是高岭土经较低温度(500～900℃

反应使高岭土结构中的硅氧四面体和铝氧八面体的连接及配位情况发生改变,铝氧四面体、四面体与八面体之间共顶连接发生分离,以及不稳定的变形[AlO6]八面体以共面的方式连接,导致结构中出现断键及活化点,形成不定形的偏高岭土结构,这正是偏高岭土产生活性的内在原因.高岭石的分解反应如下[11,12]:

2(Si2O5,Al2(OH)4)2(Si2O5,Al2O3)2+4H2O

偏高岭土在较高浓度碱的作用下,发生如下的几个反应:

(Si2O4,Al2O2) nH2O

n(OH

)2-Si-O-Al-(OH)2( )500～900℃NaOH,KOHNaOH,KOHn(OH)2-Si-O-Al-(OH)2I( )( )(Na,k)(-Si-O-Al-O-)n+3nH2O||OO

orthosialate　　　　　　　(Na,K)-poly(siatate)

NaOH,KON(Si2O2,Al2O3)+nSiO2+nH2O

( )n(OH)2-Si-O-1Al-O-Si-(OH)2|(OH)2( )1( )

n(OH)2-Si-O-(Na,K)(-Si-O-Al-O-Si-O-)n+nH2OAl-O-Si-(OH)2||||(OH)2OOO

ortho(sialate siloxoe)　　　　　　　(Na,K)-poly(siatlate siloxo)NaOH,KON

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