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AVANCE III 400 WB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-73.5 ppm.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29Si NMR 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。
论文作者:弓子成1
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/30
标签:矿渣论文; 水化论文; 水泥论文; 凝胶论文; 核磁共振论文; 组分论文; 体系论文; 《基层建设》2019年第4期论文;