水玻璃激发碱_矿渣水泥的水化放热和凝结性能_何娟

碱激发矿渣和熟料胶凝材料体系水化热研究【摘要】本文通过参照相关国家标准试验方法，对不同原材料性能的情况下，碱激发矿渣和熟料胶凝材料的水化热进行了研究，试验发现随矿渣掺量提高，体系早期水化放热速率降低，初始峰变化不大，但附加峰降低且延后，诱导期延迟，加速峰降低。

当木钙掺量提高时，水化放热速率初始峰值提高，诱导期延迟。

随碳酸钠掺量提高，体系放热速率的初始峰值提高且提前，附加峰值提高且提前加速峰提高且提前。

【关键词】碱激发;矿渣;水泥熟料;水化热0.前言碱胶凝材料体系中碱作为结构形成的组分，这种胶凝体系相对传统胶凝体系具有高强、快凝、低热、耐久、节能等优点。

矿渣、熟料胶凝材料采用无水碳酸钠作为碱性激发剂激发矿渣，硅酸盐水泥熟料的掺入可以有效调整用低碱性矿渣所配碱性水泥的分散相碱度，与碳酸钠激发的碱矿渣水泥相比，对矿渣有较好的激发作用，改善碱性水泥的性能，对其物理性能的研究具有重要的现实意义．1.试验方案设计及原材料选择1.1试验方案胶凝材料水化热影响，研究其它条件一定时，Na2O当量对胶结材标水化热的影响；矿渣掺量对胶结材水化热的影响；木钙等对水化热的影响。

通过控制单一指标变化进行研究。

1.2原材料1.2.1胶凝材料（1）水淬高炉矿渣，活性系数（Al2O3/SiO2）为0.37，碱性系数1.07。

（2）熟料，CaO含63.6%，SiO2含20.2%，Al2O3含5.89%，Fe2O3含3.92%。

1.2.2激发剂及外加剂（1）无水碳酸钠（分析纯）（2）木质素磺酸钙，推荐掺量0.2%~0.5%2.试验结果及分析人们对碱-矿渣水泥的水化放热特性进行了大量的研究并认识到矿渣本身的特性、激发剂的种类及掺量对碱矿渣水泥的水化放热特征都有非常大的影响，本体系与在诱导期之前出现一个主初始峰和一个附加初始峰，在诱导期之后出现一个加速峰。

由于随碳酸钠的掺量增加，初始碱度提高，主初始峰逐渐升高，而附加峰逐渐降低，可推断CO32-参与主初始峰的反应，初始峰可以归结于熟料中铝酸三钙的水化和碳酸钠-矿渣-熟料体系中矿渣及熟料的润湿和溶解及从熟料和矿渣溶解出来的Ca2+和由激发剂溶解出来的阴离子基团（CO32-）之间的反应。

碱-矿渣水泥水化放热行为研究潘群;祝斌;刘林;王腾飞【摘要】采用微量热计从水化放热速率和累积放热量两方面系统研究了碱矿渣水泥水化放热行为,分析了水泥水化放热行为与凝结性能之间的关系.研究结果表明:NaOH-矿渣水泥初始放热峰出现早,水玻璃-矿渣水泥初始放热峰出现晚,水玻璃-矿渣水泥初始放热峰值大,分别约为NaOH-矿渣水泥、硅酸盐水泥的2.3倍和3.5倍;水玻璃-矿渣水泥诱导期长,NaOH-矿渣水泥诱导期短,与硅酸盐水泥相比,碱矿渣水泥初期放热速率大,累积放热量小,NaOH、水玻璃配制的碱矿渣水泥3d累积放热量分别仅为硅酸盐水泥的67%和26%;此外,凝结时间的长短与水泥体系水化累积放热量没有直接联系,而与早期水化放热速率密切相关.【期刊名称】《重庆建筑》【年(卷),期】2018(017)001【总页数】4页(P14-17)【关键词】碱-矿渣水泥;水化放热速率;累积放热量;凝结时间【作者】潘群;祝斌;刘林;王腾飞【作者单位】重庆市建筑科学研究院,重庆400016;重庆市绿色建筑工程技术研究中心,重庆400016;中国建筑第八工程局有限公司西南分公司,四川成都610093;重庆市建设技术发展中心,重庆400015;重庆永渝检验检测技术有限公司,重庆400060【正文语种】中文【中图分类】TU528.1硅酸盐水泥化学中的水化是指水泥与拌合水之间的化学反应，而碱矿渣水泥的水化则是磨细矿渣粉在有碱组分的条件下与水之间的化学反应，水化放热行为则是水泥早期水化过程的一个重要表现形式[1-2]。

Shi and Robert[3-4]将碱矿渣水泥水化放热曲线分为三类：第一类水化放热曲线只在最初的几分钟出现一个放热峰；第二类水化放热曲线在前期有一个初始放热峰，数小时候后出现一个水化加速形成的放热峰；第三类水化放热曲线在诱导期之前出现一个主始峰和一个附加初始峰。

在碱矿渣水泥的水化累积放热量方面，Glukhovsky[5]和Yang[6]研究了石膏矾土水泥、硅酸盐水泥以及碱组分为NaOH、Na2CO3的碱矿渣水泥不同龄期的水化放热总量，发现碱矿渣水泥各龄期的水化放热总量均低于石膏矾土水泥、硅酸盐水泥。

理论研究THEORETICAL RESEARCH2021年第4期(总第378期)Number 4 in 2021(Total No.378)混 凝 土Concretedoh10.3969/j.issn.1002-3550.2021.04.001碱性激发剂对不同含钙体系地聚水泥水化性能的影响研究王晴，李天如，张强，康升荣，王高远(沈阳建筑学材料科学与工程学院，辽110168)摘要：采用硅灰、矿渣及偏高岭土为主要原料,NaOH 改性的水玻璃作为碱性激发剂来制备地聚水泥,研究不同的水玻璃模 数和水 量对地聚水泥水性能的影响 。

研究果 水 的 ，地聚水泥的水放热量水 量的增大,地聚水泥的水 放热量 。

在低钙 中地聚水泥 有一个放热 中、高钙 中，当水 为1.0〜1.6、水量＞50%时，地聚水泥 二 放热a关键词：地聚水泥；水化性能；水 水 量中图分类号：TU528.01 文献标志码：A文章编号：1002-3550(2021)04-0001-04Effect of alkaline activator on the hydration properties of geopolymer cement with different calcium containing systems[^ANG QingLI Tianru ,ZHANG Qiang ,KANG Shengrong * WANG Gaoyuan(School of Materials Science and Engineering , Shenyang Jianzhu University , Shengyang 110168, China)Abstract ： It uses silica fume , slag and metakaolin as the main raw materials , and NaOH-modified water glass as an alkaline activator toprepare geopolymer. T he effects of different water glass modulus and water glass content on the hydration properties of geopolymer were studied.The results show that as the water glass modulus increases , the heat of hydration of geopolymer decreases.While as the amount ofwater glass increases , the heat of hydration of geopolymer increases.In low-calcium systems , geopolymer has only one hydrationexothermic peak.In medium and high-calcium systems , when water glass modulus is 1.0〜1.6 and water glass content is higher than 50%,the second hydration exothermic peak appears.Key words: geopolymer cement ； hydration property ； water glass modulus ； water glass dosage0引言对于不同的研究领域，地聚水泥(Geopolymer )又被称为不同的名字，例如无机矿物聚合物、土壤聚合物、地 质聚合物等等［1-2］。

碱2矿渣水泥快速凝结的影响因素与机理研究马保国(武汉工业大学材料科学与工程学院) 亓　萌(浙江大学建筑系) 李宗津(香港科技大学土木系)摘要:研究了矿渣的细度、激发剂的主要参数、水胶比、缓凝剂的种类与掺量等方面对碱激发矿渣水泥凝结性能及强度的影响,并通过测定水化热、非蒸发水量、微孔分布等物化性能以对碱激发矿渣水泥快凝的机理进行分析,在此基础上讨论了合理、有效控制碱激发矿渣水泥快速凝结的技术途径.关键词:碱激发矿渣水泥;快速凝结;机理中图法分类号:TU 5收稿日期:1998208212.1998212217收到修改稿.第一作者:男,1957年生,副教授.武汉工业大学材料科学与工程学院,武汉,430070.1)文中涉及的组成、含量等除特别说明外,均为质量分数. 碱矿渣水泥(AAS cement )不仅具有快硬、早强、低热、抗冻、抗蚀等各项优异性能,同时又具有利用工业废料、工艺简单、节约能源、成本低廉等优点,因而被视为一种有良好发展前景的节能环保型建筑材料[1～3].然而,AAS 水泥在实际工程应用中仍存在一定问题.在这其中,AAS 胶结材料的速凝问题是其在工程界应用的主要障碍之一.当配制高强混凝土(>C80)时,AAS 水泥的初凝过程通常在10～30min 内完成[4,5].显然,碱矿渣水泥的凝结时间如此短,是根本无法应用于建筑工程上的.前苏联学者自70年代开始就对AAS 胶结材料的速凝问题进行了大量研究[6,7],采用了矿渣的预热处理、混凝土拌合时间的调整、混凝土的二次搅拌、缓凝外加剂的掺入等措施,这些方法在一定程度上延缓了AAS 水泥的速凝,但往往又导致了设备投资增加、生产率下降、混凝土制品强度损失大、生产成本增加等问题,同时不同方法对不同矿渣品质和不同生产条件又具有不同效果.因此研究AAS 碱矿渣水泥速凝的主要影响因素及其作用机理,进而寻找合理、有效的控制途径,这对于扩大碱矿渣水泥的工程应用具有重要意义.1　材料与方法1.1　原材料1.1.1　矿渣(slag )矿渣原材料选自武汉钢铁公司水淬高炉矿渣,其化学成分1)见表1.经偏光显微镜观察,该矿渣主要矿物相为富钙(镁)铝硅玻璃体,含量>90%.1.1.2　水玻璃(W G )采用市售商品水玻璃,其主要特征如表2所示.表1　矿渣的化学成分T able 1　Chemical compositions of the slagw %CaO SiO 2Al 2O 3MgO Fe 2O 3TiO 2MnO IL 34.9134.1111.837.401.660.580.271.10表2　水玻璃的主要成分及特征T able 2　Physical and chemical ch aracteristics of w ater glass Appearancew (SiO 2)/%w (NaO )/%Module(M 0)Solid concent/%Density/(g ・cm -3)Light yellow 24.467.873.1032.331.368第2卷第2期1999年6月建　筑　材　料　学　报JOURNAL OF BU ILDIN G MA TERIAL SVol.2No.2J un.1999 根据实验设计,采用NaOH、硼酸盐、多元酚等外加剂将水玻璃改性至实验方案要求,称之为改性水玻璃(MW G).1.1.3　外加剂均采用化学纯级或实验室合成的外加剂.1.2　实验方法1.2.1　AAS水泥制备与物理力学性能测定将矿渣原料在105℃烘箱中烘干24h,然后在 500mm×900mm实验球磨机上分别磨细至不同粒径,采用维卡仪测定其标准稠度,由标准稠度测定其初终凝时间.碱矿渣水泥在20mm×20mm×20mm试模中成型,标准养护至指定龄期后进行抗压强度测定.收集破型后试块,采用丙酮中止水化,再进行有关微孔结构测定.1.2.2　AAS水泥浆体水化热、非蒸发水量与微孔结构测定水化热:在Setaram C80微量热仪上测定AAS水泥水化热,采用SiO2微粉和同样液固比的蒸馏水作为参比样品.非蒸发水量:将已中止水化的粉状试样首先在D2干燥条件下干燥至恒重,然后在950℃下灼烧0.5h,通过下式计算非蒸发水量w xw x=m0-(m1+m i×w s)m0×100%式中:w x———水泥非蒸发水量;m0,m1———硬化水泥浆体灼烧前、后试样质量(g);m i———干燥矿渣烧失量(g);w s———AAS水泥中矿渣的质量分数.微孔结构采用意大利产压汞微孔测定仪(M IP)测定,汞渗透压力为0.1～150MPa,微孔测试范围为0.006～75μm.2　结果与讨论2.1　碱组分对AAS水泥初终凝时间的影响许多研究均已表明[3,7,8]:AAS水泥浆体获得水化胶凝性能的首要条件是体系中碱组分所起的激发作用.表3显示了碱组分对AAS水泥凝结性能与抗压强度的影响.表3　碱组分对AAS水泥凝结性能与抗压强度的影响T able3　E ffects of compositions of alk ali on the setting time and compressive strength of AAS cementSample m(slag)∶m(NaOH)∶m(Ca(OH)2)∶m(H2O)Setting time/minInitial FinalCompressive strength/MPa1d3d7d14d28dA0100∶0∶0∶27.3168333N1100∶3.2∶0∶27.3551137.133.119.025.418.3 N2100∶3.6∶0∶27.3531109.437.720.827.621.5 N3100∶4.0∶0∶27.3471009.937.824.031.826.4 N490∶0∶10∶27.368140 5.48.716.7 Note:Blaine surface area of the slag is about320m2/kg. 由表3可以发现下述规律:(1)AAS水泥体系中OH-离子浓度对凝结时间和强度有着显著的影响,提高体系OH-浓度将缩短AAS水泥的凝结时间和加快早期强度发展.(2)以NaOH碱组分作为激发剂的AAS水泥的强度变化起伏较大,其原因有待进一步研究(可能与不良养护有较大关系,如收缩产生微裂纹或碳化收缩等).(3)以Ca(OH)2为激发剂的效果明显弱于NaOH,其原因在于Ca(OH)2产生的OH-浓度明显低于Na(OH),因而导致凝结时间延长和早期强度下降.001 建　筑　材　料　学　报第2卷　2.2　Slag 2MWG 2H 2O 体系中不同参数对AAS 水泥凝结的影响2.2.1　MW G 的模数M 0在现有的AAS 水泥品种中,以改性水玻璃(MW G )为激发剂可最有效和经济地制备碱矿渣水泥[7,8],其原因在于MW G 一方面保持了对矿渣充分激发的碱组分,而另一方面则在原溶液空间充满高活性硅酸根离子,这易于生成高致密低碱度的C 2S 2H 凝胶,因而大幅度提高了制品强度.在这种体系中,激发剂MW G 的模数M 0(M 0=M (SiO 2)/M (Na 2O ))对上述两方面因素起决定作用,因而对制品的凝结与强度均有着重要影响.图1、图2分别显示了在标准稠度下,矿渣细度为380m 2/kg ,温度为(20±2)℃时,AAS 水泥的模数M 0对凝结时间或抗压强度的影响.图1　Slag 2MWG 2H 2O 体系中M 0与凝结时间的关系 Fig.1　Relations between M 0and setting timein slag 2MWG 2H 2Osystem图2　Slag 2MWG 2H 2O 体系中M 0与抗压强度的关系　Fig.2　Relations between M 0and compressive strengthin slag 2MWG 2H 2O system 图1表明:对于一给定体系,M 0与凝结时间似乎存在着某种指数关系.实验中发现,当M 0在1.0～1.75时,M 0的增大对AAS 水泥的凝结并无明显的延缓作用,当M 0大于2.25时,M 0的增大将导致凝结时间迅速增加.例如当M 0=2.5时,AAS 水泥的初终凝时间已分别为122min 和152min ,实际上已不存在速凝.显然碱激发剂减少,自然凝结减慢.然而注意到图2的强度变化就会发现:当M 0大于2.0后,增大M 0将导致AAS 水泥的强度(尤其是早期强度)迅速衰减,从而丧失AAS 水泥的早强、高强特性.综合图1和图2结果,可以认为:对于某一给定的slag 2MW G 2H 2O 体系,在强度允许条件下,M 0的选择可往较大值的方向确定,从而有利于延缓AAS 水泥的快速凝结.2.2.2　水胶比在保持体系M 0和矿渣细度不变的条件下,不同水胶比对AAS 水泥凝结时间和制品强度的影响如表4所示.表4　水胶比对AAS 水泥凝结性能与抗压强度的影响 T able 4　E ffects of w ater 2binder ratio on the setting time and compressive strength of AAS cementSample m w /m bSetting time/min Initial Final Compressive strength/MPa 1d 3d 7d 28d C028.2161813.341.648.267.8C130.32030 6.515.626.647.5C232.333482.69.724.338.6 从表4结果看:水胶比的增大仅在一定程度上延缓了AAS 水泥的速凝,然而却导致了早期强度剧烈下降,这表明AAS 水泥中水胶比的变化较普通OPC 水泥混凝土水灰比的变化对强度影响更为明显.因此通过调整体系的水胶比以控制AAS 水泥速凝实际上缺乏技术上的合理性.2.2.3　矿渣的细度AAS 水泥主要由基本胶结材料和碱激发材料所组成.基本胶结材料主要由具有潜在活性的冶金矿渣所构成,当矿渣的品质一定时,矿渣的细度一方面决定了AAS 水泥的生产成本和产量,另一101　第2期马保国等:碱2矿渣水泥快速凝结的影响因素与机理研究 方面又决定着AAS 水泥的水化反应速率,从而对AAS 水泥的凝结和强度产生影响. 图3　不同矿渣细度下AAS 水泥的初终凝时间Fig.3　Initial and final setting time of AAS cements with different slag fineness 图3显示了3种细度矿渣微细粉在标准稠度条件下,M 0=2.0时凝结时间的变化.从图3可以看到,随着矿渣细度增大,凝结时间迅速缩短.显然,AAS 水泥的初终凝时间与矿渣细度有着直接关系.多次实验表明:提高矿渣细度至400m 2/kg 以上,在M 0为1.5～2.0,水胶比小于0.3时,AAS 水泥的初凝时间大多在30min 之内.从slag 2MW G 2H 2O 体系碱矿渣水泥的制备中发现:碱含量、模数M 0、水胶比与矿渣细度不仅是制备该水泥的决定因素,同时又决定了体系的速凝性,并且二者通常是矛盾的.在满足设计强度要求条件下,通过M 0、碱含量、细度的选择可以适当延长AAS 水泥的凝结时间.2.3　外加剂的影响已有文献[5,7]表明,磷酸盐、Ca (OH )2、硝酸盐可以用作AAS 水泥的缓凝剂,但缓凝剂与激发体系间存在着相容性问题.表5给出了在矿渣细度为380m 2/kg ,MW G 模数M 0=2.0的条件下不同外加剂对AAS 水泥凝结时间的影响.表5　不同外加剂对AAS 水泥凝结时间的影响T able 5　E ffects of different admixtures on the setting time of AAS cement Sample Admixturem (admixture )∶m (slag )∶m (MWG )Setting time/min Initial Final A00∶100∶402835Na 1Na 4P 2O 71∶99∶402639Na 2Na 4P 2O 72∶98∶404258Na 4Na 4P 2O 74∶96∶404562CS 2CaSO 4・2H 2O 2∶98∶404355CS 4CaSO 4・2H 2O 4∶96∶404768CS 6CaSO 4・2H 2O 6∶94∶404571CH 2Ca (OH )22∶98∶402634CH 4Ca (OH )24∶96∶401419CH 6Ca (OH )26∶94∶40915KC 1K 2CO 31∶99∶403040T 1Sugar 1∶99∶403037M 1Lignin sulfonic acid1∶99∶404045HNB 1Borax 1∶99∶403546HNB 2Borax 2∶98∶405165HNB 4Borax 4∶96∶4061126HNB 6Borax 6∶94∶4073135 从表5数据可以得出:(1)适用于普通波特兰水泥系统的缓凝剂并不一定适合于AAS 水泥,说明二者的凝结硬化机理存在较大差异.(2)不同的矿渣品质应采用不同的缓凝剂.弱酸盐类外加剂如Na 1～Na 4,HNB 1～HNB 4展示了较好的缓凝性,而有机缓凝剂T 1,M 1效果相对要弱一些.(3)Ca (OH )2加入AAS 水泥(slag 2MW G 2H 2O 体系)中,并没有预期的同离子效应出现,即不能减缓矿渣中Ca 2+的迁移速度,反而加快了凝结时间,这一点显然与slag 2Ca (OH )22H 2O 体系是不同的.2.4　AAS 水泥快速凝结机理为分析AAS 水泥的快速凝结机理,分别对其进行水化热、非蒸发水量及水化初期的孔结构测定.图4为AAS 水泥在不同激发剂条件下水化放热速率与时间的关系图.从图4可以看出:对于slag 2MW G 2H 2O 体系,在水化10～30min 区间,出现第一放热峰,而后在2.5～5h 出现第二个热峰.第一放热峰通常视为MW G 水解反应热,而第二放热峰则表现了Ca 2+与活性SiO 4-4的水化反应热.与slag 2MW G 2H 2O 体系相比,Slag 2Na (OH )22H 2O 体系仅在40min 至2.5h 内出现单一的放热峰.值得注意的是两种体系的第一水化放热峰与两种体系的凝结时间均有密切的对应关系. 从slag 2MW G 2H 2O 的水化历程看,AAS 水泥水化可分为4个阶段:201 建　筑　材　料　学　报第2卷　(1)MW G 水解与硅胶化:2Na 2O ・n SiO 2+2(n +1)H 2O+n Si (OH )4Si (OH )4SiO 2(活性)+2H 2O(2)Slag 的表面激发:溶液中OH -穿透矿渣表面,进入玻璃体内部空穴与Ca 2+作用,使玻璃体解体,游离出Ca 2+和SiO 4-4离子.即:≡Si —O —Ca —O —Si ≡+2NaOH 2(≡Si —O —Na )+Ca 2++2OH -(3)C 2S 2H 形成:由于Ca 2+扩散速度较大,较快进入溶液中,并与活性SiO 4-4发生反应,生成了低碱度的C 2S 2H 凝胶,即:SiO 2(活性)+Ca (OH )2(aq )CaO ・SiO 2(aq )(4)缓慢反应期:由于C 2S 2H 逐渐形成并填充于原溶液,占据了空间和矿渣表面,减慢了离子迁移速度,从而使体系的水化速率明显减慢.表6　Slag 2MWG 2H 2O 体系硬化浆体孔分布(M 0=2.0) T able 6　Pore size distribution of the h ardened p aste of slag 2MWG 2H 2O system (M 0=2.0)Age/d Pore volume/%<10nm 10～100nm 100～1000nm>1000nm 140.7735.6620.69 2.88351.7530.6716.451.12在上述反应中,OH -的浓度对凝结时间产生明显影响,由于OH -的迁移,加速了MW G 的水解和硅胶化.硅胶的生成导致了初凝发生.而在OH -激发条件下矿渣中Ca 2+向外迁移扩散并与溶液中已存在的活性SiO 4-4发生水化反应,迅速形成低碱C 2S 2H 凝胶,加剧了快速凝结的发生.Slag 2MW G 2H 2O 体系的较高的早期水化速率从孔结构的变化(表6)和结合水的测定(图5)得到了直接的证实.Wang [7]通过电子探针对AAS水泥水化初期的微观结构的研究也得到了类似的结论. 图4　AAS 水泥在不同激发剂条件下水化放热速率与时间的关系Fig.4　Rate of heat evolution for AAS cement at different alkali activator as a function of time 图5　Slag 2MWG 2H 2O 体系中非蒸发水量随水化龄期的变化　Fig.5　Relations between nonevaporable water w x andhydration time in slag 2MWG 2H 2O system 上述分析和实验表明:在slag 2MW G 2H 2O 构成的AAS 水泥中,快速凝结的直接原因是MW G 的水解和硅胶化,而OH -浓度的增大、Ca 2+的析出迁移及低碱水化产物C 2S 2H 凝胶的形成,大大加速了这一体系的快速凝结.3　结论1.AAS 水泥水化环境中OH -的浓度是AAS 水泥水化的重要条件,同时也是导致AAS 水泥速凝的首要原因.2.在slag 2MW G 2H 2O 构成的AAS 水泥系统中,矿渣微细粉的细度、碱组分含量、模数M 0、水胶比决定了AAS 水泥的凝结时间,且这些影响因素间存在着一定的交互作用.适当减小矿渣微细301　第2期马保国等:碱2矿渣水泥快速凝结的影响因素与机理研究 401 建　筑　材　料　学　报第2卷　粉细度和减少碱组分含量,增大M0和水胶比,可有效地延长AAS水泥的凝结时间,但同时也在一定程度上损失了AAS水泥的早强及高强特性.因此在AAS水泥制备参数选择时,必须兼顾AAS 水泥的凝结特性和强度变化规律,从而确定合理的参数选择范围.3.在slag2MW G2H2O构成的AAS水泥体系中,由MW G水解产生的硅胶填充在原溶液空间,导致了AAS水泥速凝的发生,而矿渣中被碱激发产生的Ca2+迁移至矿渣外部,与溶液中的活性硅酸根离子反应,生成大量致密的低碱度C2S2H凝胶相,从而大大加剧了AAS水泥的快速凝结.4.由于不同的凝结硬化机理,大部分传统的适合于波特兰水泥系统的缓凝剂并不适用于AAS 水泥,而某些弱酸盐类外加剂则展示了较好的缓凝特征.参考文献1　吴中伟.绿色高性能混凝土与科技创新.建筑材料学报,1998,1(1):1～72　杨南如.充分利用资源,开发新型胶凝材料.建筑材料学报,1998,1(1):19～253　Wang S D,Scrivener K L,Pratt P L.Factors affecting the strength of alkali2activated slag.Cem Cencr Res,1994,24(6):1033～10434　Wang S D.Review of recent research on alkali2activated concrete in China.Mag Congr Res,1991,43(54):29～355　Malolepszy J.Some aspects of alkali activated cementitious materials setting and hardening.In:Yang Nanru,ed.Proceedings of Third International Symposium on Cement and Concrete.Beijing:The Chinese Silicate Society,1993.1043～10466　G lukhovsky V D.High strength slag2alkiline cement.In:Metha P K,ed.Proceedings of7th International Congress on the Chemistry of Cement.Paris:[sn],1980.Ⅵ64～Ⅵ687　Wang Saodong.Alkaline activiation of slag:[dissertation].London:Univ of London,19958　Shi Caijun.Research on alkali2activated cementitious system in China:a review.Advances in Cement Research,1993,5(17):1～7 Influence F actors and Mechanism of F ast Setting of AAS CementM a B aoguo　Qi Meng1　L i Zongji n2(College of Materials Science and Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan,430070)(1Department of Architecture,Zhejiang University,Hangzhou,310027)(2Department of Civil Engineering,Hong K ong University of Science&Technology,Hong K ong)Abstract:Fast setting of AAS(alkali2activated slag)cement is the biggest obstacle for them to be used in practical engineering.The setting property and strength development of AAS cement were investi2 gated with respect to the fineness of slag,main parameter of activator,the concentration of effective composition as well as the kind and incorporation of retarder.The mechanism of fast setting of AAS cement was analysed by means of hydration2heat test,nonevaporable water measurement and mercury intrusion porosimetry.Based upon the test results,the technique of controlling the fast setting of AAS cement effectively is discussed.K ey w ords:alkali2activated slag cement;fast setting;mechanism。

第33卷第3期土木建筑与环境工程Vo l.33No.32011年6月Jo urnal o f Civ il,Architectural &Env ir onm ental Engineering Jun.2011水玻璃激发碱-矿渣水泥的水化放热和凝结性能何 娟,杨长辉(重庆大学材料科学与工程学院,重庆400045)摘 要:水玻璃模数和碱当量对碱-矿渣水泥的水化放热和凝结性能有重要影响。

该文系统地探讨了水玻璃模数和碱当量对碱-矿渣水泥水化放热和浆体凝结时间及抗压强度的影响规律。

结果表明:随模数的增加,水化热降低,凝结时间延长,抗压强度先增加,随后降低;随碱当量的增加,水化热增加,凝结时间稍有延长,强度增加。

比较合理的水玻璃模数M s 在1 0~2 0,碱当量为矿渣质量的3%~6%。

关键词:水玻璃;碱-矿渣水泥;凝结;强度;水化热中图分类号:T U502 文献标志码:A 文章编号:1674-4764(2011)03-0147-06Hydration Heat Evolution and Setting Performanceof Alkal-i slag Cement Activated with Water GlassH E Juan ,YANG Cha ng-hui(Co lleg e of M ater ials Science and Eng ineering ,Chongqing U niv ersity ,Chongqing 400045,P.R.China )Abstract:T he effect of dosag e and mo dulus o f w ater g lass on the ear ly hydratio n and setting performances of alkal-i slag cement is v ery impo rtant.T he variatio n o f hydratio n heat and setting tim e and compressiv estreng th of the alkal-i slag cement w ith its m odulus and alkali co ntent are studied.It is found that w ith the increase of modulus,the hydration heat decr eases and the setting tim e prolo ng s g radually,and the com pressive str ength increases first,then decr eases.When the dosag e of Na 2O increases,the hy dration heat increases.A nd the setting time increases slig htly and the compressive strength sho ws the trend of increasing.The reasonable mo dulus of w ater g lass M s is about 1 0~2 0,and the do sage is about 3%~6%of the mass of slag.Key words:w ater glass;alkal-i slag cement;setting ;streng th;hy dration heat 碱-矿渣水泥具有高强、低水化热、高抗渗、高抗冻和高抗蚀等优异性能,而且这种水泥生产工艺简单、能处理大量的工业废渣、节约能源、成本较低,可以说碱-矿渣水泥是一种环保型 绿色水泥 ,因而自20世纪60年代起就受到国内外学者的重视[1-5]。

重庆大学本科学生毕业设计（论文）水玻璃对地聚合物凝结时间和产物的影响学生：王俊学号：20083883指导教师：彭小芹教授专业：材料科学与工程（建筑材料工程方向）重庆大学材料科学与工程学院二O一二年六月Graduation Thesis of Chongqing University Effects of Water-glass to Geopolymer on The Setting Time and ProductsUndergraduate: Wang JunSupervisor: Prof. PengXiaoqinMajor: Materials Science andEngineering（Building MaterialsEngineering）College of Material Science and EngineeringChongqing UniversityJune 2012摘要地聚合物是建筑材料中一种新型碱激发无机聚合胶凝材料，其反应产物是一种三维网络状的无机聚合物。

地聚合物原材料的制备过程中CO2和工业三废的排量以及能耗方面都比普通硅酸盐水泥更具有环境协调性。

故地聚合物是一种“绿色环保材料”，当前可持续发展形势下此种绿色环保材料有极大的发展空间。

本课题是基于对地聚合物研究过程中遇到速凝和凝结时间不稳定的问题制约了地聚合物的进一步研究。

解决碱激发偏高岭土地聚合物凝结时间问题，对地聚合物的研究进展有极大的促进作用。

本次试验主要研究水玻璃的模数（M）、掺量以及改性水玻璃等对偏高岭土基地聚合物净浆的凝结硬化规律和反应产物力学性能；利用FTIR微观分析方法对碱激发偏高岭土的反应机理和反应过程进行了初步探索。

实验结果表明：1、水玻璃模数与地聚合物凝结时间呈负相关；随着水玻璃模数的增加抗压强度增长后减低。

2、对于相同模数的水玻璃其掺量与凝结时间和抗压呈正相关；地聚合物早期强度发展很快，但后期强度有倒缩现象。