崔孝炜等：透辉石粉的火山灰反应特性 ·663· 石膏的激发作用下，吸收体系中的Ca(OH)2,促进 [4]Liu C X,Sun J L,Feng B F.Mechanical properties and micro- C一S一H凝胶的生成.随着水化产物的逐渐形成，透 structures of Al,O:ceramics using diopside as additives.Synth Cnst,2010,39(6):1549 辉石颗粒表面与溶液之间的溶解平衡被不断打破， (刘长霞，孙军龙，冯宝富.以透辉石为烧结助剂的A山203陶 促进硅氧四面体从粉体颗粒表面不断迁移出来，使 瓷的力学性能和显微结构.人工品体学报，2010,39(6)： 颗粒表面的硅氧四面体聚合度快速下降，剩余的硅 1549) 氧四面体的活性又再次被激发，体系中硅溶解物的 Sathiyakumar M,Gnanam F D.Role of wollastonite additive on 浓度也逐渐增大.而发生解离的粉体颗粒溶出的低 density,microstructure and mechanical properties of alumina.Ce- ram Int,2003,29(8):869 聚硅酸根离子又可吸收一定量的Ca(OH),生成C- 6]Geng B Y,Ni W,Wang J J,et al.An initiative investigation of S-H凝胶，这也是胶凝材料强度持续增长的主要原 the pozzolanic reaction of ground lead-gine ore tailings.Int Earth 因.另一方面，体系中未参与水化反应的石音填 Sei Eng,2015,8(3):1271 充于CS-H凝胶和未反应的透辉石粉颗粒之间， [] Geng B Y,Ni W,Wang J J,et al.Grey connection analysis be- 使得体系孔隙率下降，对于强度的增长也有促进作 tween particle size distribution of lead-zine tailings and its perform- ance as cement mixture.Met Mine,2014 (5):176 用.从图4~7可以看出，随着水化反应龄期的增 (耿碧瑶，倪文，王佳佳，等.某铅锌尾矿粒度与其作水泥混 加，C-S-H凝胶不断生成，水化浆体中的空隙明显 合材性能的灰色关联.金属矿山，2014(5)：176) 减少，促进了体系强度的持续增长 8] Gomes S,Francois M,Pellissier C,et al.Characterization and comparative study of coal combustion residues from a primary and 3结论 additional flue gas secondary desulfurization process.Cem Concr Res,1998,28(11):1605 (1)以透辉石、氢氧化钙和石音为原料制备胶 9] Bensted J,Bames P.Structure and Performance of Cements.New 凝材料.试验结果表明，透辉石粉具有火山灰反应 York:CRC Press,2014 活性，随着反应龄期的增加，力学性能不断增加.其 [10]Yu B Y,Gao Y X,Wang J.Hydration behavior of super sulpha- 净浆试块在3、7和28d龄期时抗压强度分别可以达 ted cement with different types of gypsum.J Build Mater,2014, 到9.83、12.79和18.87MPa 17(6):965 (余保英，高有欣，王军.含不同石膏种类的超硫酸盐水泥 (2)在透辉石粉胶凝材料体系中，XRD、SEM、 的水化行为.建筑材料学报，2014,17(6)：965) IR、DSC、NMR等测试结果表明，在石膏的激发作用 [11]Ylmen R,Jaglid U,Steenari B M,et al.Early hydration and 下，Ca(OH)2会被大量消耗，胶凝材料发生火山灰反 setting of Portland cement monitored by IR,SEM and Vicat tech- 应的主要水化产物是C一S-H凝胶.随着水化反应 niques.Cem Concr Res,2009,39(5):433 龄期的增加，CSH凝胶不断生成，另一方面，未参 2]Wang Q,Yan P Y.Hydration properties of basic oxygen fumace steel slag.Constr Build Mater,2010,24(7):1134 与反应的石膏颗粒起到填充作用，也促进了体系强 [13]Silva D A,Roman H R,Gleize P J P.Evidences of chemical in- 度的持续增长 teraction between EVA and hydrating Portland cement.Cem Con- rRes,2002,32(9):1383 [14]Lee T C,Wang W J,Shih P Y,et al.Enhancement in early 参考文献 strengths of slag-cement mortars by adjusting basicity of the slag [1]Liu J,He R M,Gui Y J,et al.Experimental research on befefici- prepared from fly-ash of MSWI.Cem Coner Res,2009.39(8): ation for diopside in skam deposits.Multipurp Utiliz Miner Res, 651 2015(6):29 15] Mollah M Y A.Yu W H,Schennach R,et al.A Fourier trans- (刘敬，何瑞明，桂亚军，等.矽卡岩型透辉石矿选矿试验 form infrared spectroscopic investigation of the early hydration of 矿产综合利用，2015(6)：29) Portland cement and the influence of sodium lignosulfonate.Cem 2]Liu S F,Zhai Y C,Zhang X Y,et al.The status of exploitation Coner Res,2000,30(2):267 and utilize,also the prospecting potential of diopside in Longbao 16] Trezza M A,Lavat A E.Analysis of the system 3Ca0.Al,O Area of Shaanxi.Gansu Metall,2014,36(2):56 CaSO2H2O-CaCO3-H2O by FT-R speetroscopy.Cem Coner (刘少峰，翟义存，张旭宇，等.陕西陇宝地区透辉石矿开发 Res,2001,31(6):869 利用现状及找矿潜力.甘肃治金，2014,36(2)：56) [17]Carmona-Quiroga P M,Blanco-Varela M T.Ettringite decompo- B]Zhu HJ,Yao X,Guo Z Y,et al.Properties and microstructure of sition in the presence of barium carbonate.Cem Concr Res, fly ash based mullite modified by diopside.J Synth Cryst,2013, 2013,52:140 42(10):2092 [18]Yang N R,Yue W H.The Handbook of Inorganic Matalloid Ma- (诸华军，姚晓，郭宗艳，等.透辉石改性粉煤灰基莫来石的 terials Atlas.Wuhan:Wuhan University of Technology Press, 性能和微观结构.人工品体学报，2013,42(10)：2092) 2000崔孝炜等: 透辉石粉的火山灰反应特性 石膏的激发作用下，吸收体系中的 Ca( OH) 2，促进 C--S--H 凝胶的生成． 随着水化产物的逐渐形成，透 辉石颗粒表面与溶液之间的溶解平衡被不断打破， 促进硅氧四面体从粉体颗粒表面不断迁移出来，使 颗粒表面的硅氧四面体聚合度快速下降，剩余的硅 氧四面体的活性又再次被激发，体系中硅溶解物的 浓度也逐渐增大． 而发生解离的粉体颗粒溶出的低 聚硅酸根离子又可吸收一定量的 Ca( OH) 2生成 C-- S--H 凝胶，这也是胶凝材料强度持续增长的主要原 因［25］． 另一方面，体系中未参与水化反应的石膏填 充于 C--S--H 凝胶和未反应的透辉石粉颗粒之间， 使得体系孔隙率下降，对于强度的增长也有促进作 用． 从图 4 ～ 7 可以看出，随着水化反应龄期的增 加，C--S--H 凝胶不断生成，水化浆体中的空隙明显 减少，促进了体系强度的持续增长． 3 结论 ( 1) 以透辉石、氢氧化钙和石膏为原料制备胶 凝材料． 试验结果表明，透辉石粉具有火山灰反应 活性，随着反应龄期的增加，力学性能不断增加． 其 净浆试块在3、7 和28 d 龄期时抗压强度分别可以达 到 9. 83、12. 79 和 18. 87 MPa． ( 2) 在透辉石粉胶凝材料体系中，XＲD、SEM、 IＲ、DSC、NMＲ 等测试结果表明，在石膏的激发作用 下，Ca( OH) 2会被大量消耗，胶凝材料发生火山灰反 应的主要水化产物是 C--S--H 凝胶． 随着水化反应 龄期的增加，C--S--H 凝胶不断生成，另一方面，未参 与反应的石膏颗粒起到填充作用，也促进了体系强 度的持续增长． 参 考 文 献 ［1］ Liu J，He Ｒ M，Gui Y J，et al． Experimental research on befefici￾ation for diopside in skarn deposits． Multipurp Utiliz Miner Ｒes， 2015( 6) : 29 ( 刘敬，何瑞明，桂亚军，等． 矽卡岩型透辉石矿选矿试验． 矿产综合利用，2015( 6) : 29) ［2］ Liu S F，Zhai Y C，Zhang X Y，et al． The status of exploitation and utilize，also the prospecting potential of diopside in Longbao Area of Shaanxi． Gansu Metall，2014，36( 2) : 56 ( 刘少峰，翟义存，张旭宇，等． 陕西陇宝地区透辉石矿开发 利用现状及找矿潜力． 甘肃冶金，2014，36( 2) : 56) ［3］ Zhu H J，Yao X，Guo Z Y，et al． Properties and microstructure of fly ash based mullite modified by diopside． J Synth Cryst，2013， 42( 10) : 2092 ( 诸华军，姚晓，郭宗艳，等． 透辉石改性粉煤灰基莫来石的 性能和微观结构． 人工晶体学报，2013，42( 10) : 2092) ［4］ Liu C X，Sun J L，Feng B F． Mechanical properties and micro￾structures of Al2 O3 ceramics using diopside as additives． J Synth Cryst，2010，39( 6) : 1549 ( 刘长霞，孙军龙，冯宝富． 以透辉石为烧结助剂的 Al2 O3 陶 瓷的力学性能和显 微 结 构． 人 工 晶 体 学 报，2010，39 ( 6 ) : 1549) ［5］ Sathiyakumar M，Gnanam F D． Ｒole of wollastonite additive on density，microstructure and mechanical properties of alumina． Ce￾ram Int，2003，29( 8) : 869 ［6］ Geng B Y，Ni W，Wang J J，et al． An initiative investigation of the pozzolanic reaction of ground lead-zinc ore tailings． Int J Earth Sci Eng，2015，8( 3) : 1271 ［7］ Geng B Y，Ni W，Wang J J，et al． Grey connection analysis be￾tween particle size distribution of lead-zinc tailings and its perform￾ance as cement mixture． Met Mine，2014( 5) : 176 ( 耿碧瑶，倪文，王佳佳，等． 某铅锌尾矿粒度与其作水泥混 合材性能的灰色关联． 金属矿山，2014( 5) : 176) ［8］ Gomes S，Francois M，Pellissier C，et al． Characterization and comparative study of coal combustion residues from a 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