影响碱-粉煤灰-矿渣基胶凝材料性能因素的探讨(2)

 　　2.4 晶种影响
　　碱-粉煤灰-矿渣基胶凝材料的水化产物主要是沸石类矿物。加入适量的天然沸石，作为晶种，能起到核化剂的作用。取粉煤灰、矿渣最佳配合比(试验用粉煤灰比表面积为628.3 m2/kg)，外掺不同比例的天然沸石，试验结果见表5。 
　表5 晶种影响
序 晶粉煤灰 矿渣 水玻璃 抗折强度/MPa 抗压强度/MPa 
号 种 % 模数 掺量/% 3d 28d 3d 28d 
G1 0 60 40 1 3 6.17 8.14 24.41 49.15
G2 1 60 40 1 3 6.38 8.52 25.27 51.34
G3 2 60 40 1 3 6.53 8.46 26.44 52.41
G4 3 60 40 1 3 6.72 8.93 26.71 54.12
G5 4 60 40 1 3 6.84 8.72 26.62 54.26
　　由表5可以看出，天然沸石起晶种作用。这可从相变理论得到解释。该理论认为：形成的晶核与晶种具有相同或相近的原子排列时，核化作用最佳。显然，外掺天然沸石与水化产物沸石结构完全相同，能起核化作用。其次，天然沸石晶种能降低水化产物形核功。相变理论亦认为，液相不能立即成核的主要障碍是晶核形成时，要形成液—固相界面需要一定能量，如果晶核是依附于晶种的界面形成，则高能量的晶核与液相的界面被低能量的晶核与晶种之间的界面所取代，显而易见，这种界面的代换比界面创立所需要的能量小，也就是说，晶种的加入可降低核化势垒。由于核化势垒降低，成核几率提高，核化、晶化速率加快，提高了水化产物的含量，也就是提高了系统硬化体的强度。
　　2.5 早强剂的影响
　　为了提高碱-粉煤灰-矿渣基胶凝材料硬化体的强度，在G系列试验研究的基础上外掺早强剂N，试验结果如表6所示。
早强剂N在液相中溶解度大，一方面能提高碱-粉煤灰-矿渣系统的碱度，促进粉煤灰、矿渣的解聚；另一方面，N能与液相中Ca2+离子反应，在硬化体中形成均匀分布的微晶体，起微钢筋作用，所以能显著提高硬化体的强度。早强剂N的掺量为1.5%左右。
　　表6 早强剂的影响
序 早强剂 粉煤灰 矿渣 沸石 水玻璃 抗折强度/MPa 抗压强度/MPa 
号 N % 模数 掺量/% 3d 28d 3d 28d 
R1 1 60 40 3 1 3 7.24 9.16 27.35 59.29
R2 1.5 60 40 3 1 3 8.36 10.11 28.03 61.84
R3 2 60 40 3 1 3 8.01 9.73 27.96 58.73
　注：粉煤灰细度为628.3m2/kg。
　　3 结论
　(1)粉煤灰中［SiO4］4-聚合度高，以通常碱激活矿渣的方法来激发粉煤灰的效果甚微。
　(2)粉煤灰经机械活化和碱激发的复合作用是提高碱-粉煤灰-矿渣基胶凝材料性能的有效途径。
　(3)天然沸石能改善碱-粉煤灰-矿渣基胶凝材料系统的水化动力学过程，起到晶种作用。
　(4)早强剂N能显著提高碱-粉煤灰-矿渣基胶凝材料硬化体的强度。
　(5)粉煤灰与矿渣比为60∶40，粉煤灰表面积为600 m2/kg左右，外掺3%、模数为1的水玻璃、3%天然沸石、1.5%早强剂N，碱-粉煤灰-矿渣系统硬化体28 d抗压强度在我们的试验中达到了60 MPa的高水平。