王雪等：钢渣作为钾盐矿充填料胶结剂的固化机理 ·1183· OH 胶表面比较光滑，凝胶状不明显，说明养护3d所形 Ca2.Al 成的凝胶数量少，难以将所生成的晶体包裹，这与钢 OH 渣反应活性低及净浆试块早期强度低相符合. 由图10(b)可知，相比于3d,水化7d后试块中 水铝钙石类物质的数量增加明显，相应地，X射线衍 Ca2.Al 射分析结果中3~7d水铝钙石类物质峰强差别较 OH 大.进一步地，从图10(b)可见体系中C-S-H凝胶 图9由水合含氧阴离子夹层的类氢氧化钙层组成的水铝钙石 数量明显增加，对水铝钙石及其他颗粒物形成初步 结构图解 包裹，水铝钙石类物质的一部分嵌在C-S-H凝胶 Fig.9 Schematic representation of the structure of hydrocalumite that 中，两者成为一个整体，这种现象促进了试块抗压强 consisted of portlandite-like layers intercalated by hydrated anions 度的增长 由Fe3+代替2，层间阴离子可以是OH、NO、 由图10(c)可知，与7d相比，水化28d后体系 S0、Si0、V20、C0等2，结构单元厚度可 中的C-S-H凝胶大量增加，将大部分水铝钙石类 在一定范围内变化，其主要取决于层间阴离子的类 物质包裹其中.由X射线衍射分析结果（图7）可 型.当OH~代替Cl~的位置时，形成C4AHg,而 知，从7~28d晶体特征峰的峰强大幅增加，这说明 C4AH。和C4AH,可以通过在C4AHa主层中加入或 在此期间大量生成水铝钙石和C-S-H凝胶.扫描 减去H,0分子形成，这也是X射线衍射分析图中出 电镜及X射线衍射的分析结果与强度结果（图4）相 现少量C4AH,的原因[26] 一致，B2试块在此期间强度增加显著，28d强度值 图10为B2净浆试块不同龄期水化产物的 近似为7d强度值的2倍.在该体系中，可以看出水 SEM图.由图10(a)可知，水化3d后，体系中已经 铝钙石类物质的晶形与3d和7d相比不再完整，这 形成一定量的水铝钙石及其他的品体，同时可以看 可能是由于在水化过程中水铝钙石中的Ca2+、A3+ 到形成了少量的C-S-H凝胶：在此阶段，水铝钙石 和Cl被体系中的Mg2+、Fe3+、OH等代替，形成更 等品体初步形成，品形完整并相互交织，C-S-H凝 加复杂的AFm水合物.这也是X射线衍射图谱中 (a) C-S-H凝胶 C-S-H凝胶 水铝钙石 水铝钙石 73 m G-S-H凝胶 C-S-H凝胶 水铝钙石 水铝钙石 WDa 70 me 图10B2不同龄期水化产物扫描电镜图.(a)3d:(b)7d:(c)28d:(d)60d Fig.10 SEM images of the B2 samples at different ages:(a)3 d;(b)7d;(c)28 d;(d)60 d王 雪等: 钢渣作为钾盐矿充填料胶结剂的固化机理 图 9 由水合含氧阴离子夹层的类氢氧化钙层组成的水铝钙石 结构图解 Fig. 9 Schematic representation of the structure of hydrocalumite that consisted of portlandite鄄like layers intercalated by hydrated anions 由 Fe 3 + 代替[24] ,层间阴离子可以是 OH - 、 NO - 3 、 SO 2 - 4 、SiO 2 - 4 、V2O 2 - 7 、CrO 2 - 4 等[25] ,结构单元厚度可 在一定范围内变化,其主要取决于层间阴离子的类 型. 当 OH - 代替 Cl - 的位置时,形成 C4 AH13 ,而 C4AH19和 C4AH11可以通过在 C4AH13主层中加入或 图 10 B2 不同龄期水化产物扫描电镜图. (a)3 d;(b)7 d;(c)28 d;(d)60 d Fig. 10 SEM images of the B2 samples at different ages: (a) 3 d;(b) 7 d;(c) 28 d;(d) 60 d 减去 H2O 分子形成,这也是 X 射线衍射分析图中出 现少量 C4AHx的原因[26] . 图 10 为 B2 净浆试块不同龄期水化产物的 SEM 图. 由图 10(a)可知,水化 3 d 后,体系中已经 形成一定量的水铝钙石及其他的晶体,同时可以看 到形成了少量的 C鄄鄄 S鄄鄄 H 凝胶;在此阶段,水铝钙石 等晶体初步形成,晶形完整并相互交织,C鄄鄄 S鄄鄄 H 凝 胶表面比较光滑,凝胶状不明显,说明养护 3 d 所形 成的凝胶数量少,难以将所生成的晶体包裹,这与钢 渣反应活性低及净浆试块早期强度低相符合. 由图 10(b)可知,相比于 3 d,水化 7 d 后试块中 水铝钙石类物质的数量增加明显,相应地,X 射线衍 射分析结果中 3 ~ 7 d 水铝钙石类物质峰强差别较 大. 进一步地,从图 10(b)可见体系中 C鄄鄄 S鄄鄄 H 凝胶 数量明显增加,对水铝钙石及其他颗粒物形成初步 包裹,水铝钙石类物质的一部分嵌在 C鄄鄄 S鄄鄄 H 凝胶 中,两者成为一个整体,这种现象促进了试块抗压强 度的增长. 由图 10(c)可知,与 7 d 相比,水化 28 d 后体系 中的 C鄄鄄 S鄄鄄H 凝胶大量增加,将大部分水铝钙石类 物质包裹其中. 由 X 射线衍射分析结果(图 7) 可 知,从 7 ~ 28 d 晶体特征峰的峰强大幅增加,这说明 在此期间大量生成水铝钙石和 C鄄鄄 S鄄鄄 H 凝胶. 扫描 电镜及 X 射线衍射的分析结果与强度结果(图4)相 一致,B2 试块在此期间强度增加显著,28 d 强度值 近似为 7 d 强度值的 2 倍. 在该体系中,可以看出水 铝钙石类物质的晶形与 3 d 和 7 d 相比不再完整,这 可能是由于在水化过程中水铝钙石中的 Ca 2 + 、Al 3 + 和 Cl - 被体系中的 Mg 2 + 、Fe 3 + 、OH - 等代替,形成更 加复杂的 AFm 水合物. 这也是 X 射线衍射图谱中 ·1183·