.56. 工程科学学报，第41卷，第1期 方法有以下两个优点： 2.2硅酸钙板板料坯微观形貌对样板力学性能的 (1)颗粒级配.由于粉煤灰与硅灰粒径不同，将 影响 它们按不同比例与其他原料均匀搅拌，使其尽可能 为了进一步的探究硅酸钙板经预养养护后料坯 达到该胶凝体系最紧密堆积时的颗粒级配要求.硅 的微观结构与板材经蒸养养护后所呈现的力学性能 灰能够很好地填充骨料颗粒间的缝隙，不同粒径的 的关系，本试验通过扫描电镜对不同NaOH添量下 原料颗粒相互填充使得样板内部更为密实，为硅酸 的硅酸钙板料坯的微观形貌进行观察和分析，并分 钙板初期强度发育奠定良好基础. 别检测Na0H添加质量分数分别为1%、2%、4%和 (2)火山灰效应.在电石渣提供的碱性环境下， 6%时硅酸钙板的抗折强度来得出结论. 0H随水相均匀地分布在每个颗粒表面，具有良好 图4为不同NaOH质量分数下板坯的扫描电 水硬活性的硅钙渣受激发后使其富钙相玻璃体表层 镜图，图4(a)是Na0H质量分数为2%时的样板 的Ca+不断被0H~等离子置换而出，导致硅氧网络 板坯的扫描电镜图，由于NaOH质量分数为1%和 层中的-Si-0-和-A-0-链发生断裂致使玻璃体解聚， 2%时板坯的扫描电镜图差别不大，因此采用 而低钙粉煤灰玻璃相的化学组成和聚合度与矿渣玻 NaOH质量分数为2%时样板板坯的扫描电镜图来 璃相却不同146)，其玻璃相更稳定，因此低钙粉煤 对比分析，图中有团、块状胶凝体产生，球形骨料 灰基本不具备水硬活性而只有火山灰效应.该胶凝 颗粒清晰可见，但表面被包裹着一层很薄的凝胶 体系中的Ca2+和硅钙渣玻璃体解聚产生的Ca2+吸 层，骨料颗粒之间存在大量的间隙，板坯不够密 附于粉煤灰玻璃相表面，Ca2+不断侵蚀玻璃相网络 实，整体强度较差，可知在此低碱环境中主要是由 层并导致其水解，从而发生火山灰效应，粉煤灰玻璃 高活性的硅灰发生水化反应生成少量的水化凝胶 体中的活性硅铝氧化物及硅灰玻璃相中的非晶态活 体，而硅钙渣、粉煤灰的潜在水硬活性未被激发， 性硅在碱性环境中会发生二次水化反应.多种水化 此时硬化体结构松散，强度较差；当NaOH质量分 凝胶产物沿样板孔隙方向延伸，最终堵塞在板内的 数为4%时，图4(b)中未见到骨料颗粒的轮廓，此 各个毛细孔，使得硅酸钙板更为密实，具有更高的力 时硅、钙原料的水化反应较充分.胶凝体呈团状且 学强度. 互相紧密填充胶结，凝胶产物互相搭建成网状结 因此，将粉煤灰与硅灰以1：1的比例混合在该 构，这时硬化体结构最为密实，具有很高的初期强 胶凝体系中，蒸压养护加速了粉煤灰、硅灰的火山灰 度；在NaOH质量分数为6%的高碱添量时，样板 反应及二次水化反应进程，生成大量水化胶凝体并 经预养后板坯强度较高但其表面泛了一层“薄 使其良性品化，最终大大提高了硅酸钙板的综合力 霜”，观察扫描电镜图4(c)可发现，骨料颗粒水化 学性能. 反应充分，水化胶体呈大片层状胶结，但是整体布 ×1,68010m 20024U0 20k 4e10um30834Nouo5 图4不同Na0H质量分数下板坯的扫描电镜图.(a)2%:(b)4%:(c)6% Fig.4 SEM images of basilar plate with different content levels of NaOH:(a)2%;(b)4%;(c)6%工程科学学报,第 41 卷,第 1 期 方法有以下两个优点: (1)颗粒级配. 由于粉煤灰与硅灰粒径不同,将 它们按不同比例与其他原料均匀搅拌,使其尽可能 达到该胶凝体系最紧密堆积时的颗粒级配要求. 硅 灰能够很好地填充骨料颗粒间的缝隙,不同粒径的 原料颗粒相互填充使得样板内部更为密实,为硅酸 钙板初期强度发育奠定良好基础. (2)火山灰效应. 在电石渣提供的碱性环境下, OH - 随水相均匀地分布在每个颗粒表面,具有良好 水硬活性的硅钙渣受激发后使其富钙相玻璃体表层 的 Ca 2 + 不断被 OH - 等离子置换而出,导致硅氧网络 层中的鄄Si鄄O鄄和鄄Al鄄O鄄链发生断裂致使玻璃体解聚, 而低钙粉煤灰玻璃相的化学组成和聚合度与矿渣玻 璃相却不同[14鄄鄄16] ,其玻璃相更稳定,因此低钙粉煤 灰基本不具备水硬活性而只有火山灰效应. 该胶凝 体系中的 Ca 2 + 和硅钙渣玻璃体解聚产生的 Ca 2 + 吸 附于粉煤灰玻璃相表面,Ca 2 + 不断侵蚀玻璃相网络 层并导致其水解,从而发生火山灰效应,粉煤灰玻璃 体中的活性硅铝氧化物及硅灰玻璃相中的非晶态活 性硅在碱性环境中会发生二次水化反应. 多种水化 凝胶产物沿样板孔隙方向延伸,最终堵塞在板内的 各个毛细孔,使得硅酸钙板更为密实,具有更高的力 学强度. 图 4 不同 NaOH 质量分数下板坯的扫描电镜图. (a) 2% ;(b) 4% ;(c) 6% Fig. 4 SEM images of basilar plate with different content levels of NaOH: (a) 2% ; (b) 4% ; (c) 6% 因此,将粉煤灰与硅灰以 1颐 1的比例混合在该 胶凝体系中,蒸压养护加速了粉煤灰、硅灰的火山灰 反应及二次水化反应进程,生成大量水化胶凝体并 使其良性晶化,最终大大提高了硅酸钙板的综合力 学性能. 2郾 2 硅酸钙板板料坯微观形貌对样板力学性能的 影响 为了进一步的探究硅酸钙板经预养养护后料坯 的微观结构与板材经蒸养养护后所呈现的力学性能 的关系,本试验通过扫描电镜对不同 NaOH 添量下 的硅酸钙板料坯的微观形貌进行观察和分析,并分 别检测 NaOH 添加质量分数分别为 1% 、2% 、4% 和 6% 时硅酸钙板的抗折强度来得出结论. 图 4 为不同 NaOH 质量分数下板坯的扫描电 镜图,图 4( a) 是 NaOH 质量分数为 2% 时的样板 板坯的扫描电镜图,由于 NaOH 质量分数为 1% 和 2% 时 板 坯 的 扫 描 电 镜 图 差 别 不 大, 因 此 采 用 NaOH 质量分数为 2% 时样板板坯的扫描电镜图来 对比分析,图中有团、块状胶凝体产生,球形骨料 颗粒清晰可见,但表面被包裹着一层很薄的凝胶 层,骨料颗粒之间存在大量的间隙,板坯不够密 实,整体强度较差,可知在此低碱环境中主要是由 高活性的硅灰发生水化反应生成少量的水化凝胶 体,而硅钙渣、粉煤灰的潜在水硬活性未被激发, 此时硬化体结构松散,强度较差;当 NaOH 质量分 数为 4% 时,图 4( b)中未见到骨料颗粒的轮廓,此 时硅、钙原料的水化反应较充分. 胶凝体呈团状且 互相紧密填充胶结,凝胶产物互相搭建成网状结 构,这时硬化体结构最为密实,具有很高的初期强 度;在 NaOH 质量分数为 6% 的高碱添量时,样板 经预养后板坯强度较高但其表面泛了一层“ 薄 霜冶 ,观察扫描电镜图 4( c) 可发现,骨料颗粒水化 反应充分,水化胶体呈大片层状胶结,但是整体布 ·56·