納米C—S—H/PCE對(duì)硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥凝結(jié)硬化的影響

胡建偉　謝永江　劉子科　鄭新國(guó)　曾志　王月華　翁智財(cái)　蔣睿

摘 要：研究了納米C—S—H/PCE對(duì)硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥凝結(jié)時(shí)間、早期水化歷程及抗壓強(qiáng)度的影響，采用XRD、TG、pH計(jì)和SEM等分析測(cè)試手段對(duì)早齡期水化產(chǎn)物和液相堿度等進(jìn)行表征，探討了納米C—S—H/PCE對(duì)硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥的增強(qiáng)機(jī)理。結(jié)果表明：摻加納米C—S—H/PCE能有效縮短硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥漿體初凝及終凝時(shí)間，當(dāng)C—S—H摻量≥1.0%時(shí)，硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥的初、終凝時(shí)間差明顯縮短。納米C—S—H/PCE加快了硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥水化放熱速率，提高了總的水化放熱量，早期水化產(chǎn)物生成數(shù)量多，但對(duì)水泥水化產(chǎn)物類型沒有影響，硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥體系8、12、16 h的抗壓強(qiáng)度顯著提高。

關(guān)鍵詞：硅酸鹽水泥;硫鋁酸鹽水泥;水化硅酸鈣凝膠;凝結(jié)硬化;水化反應(yīng)

中圖分類號(hào)：TU528.04? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ??文章編號(hào)：2096-6717（2021）02-0138-10

Abstract： The effects of nano-C—S—H/PCE on the setting time， early hydration and compressive strength of Portland-Sulphoaluminate composite cement were studied. XRD， TG， pH meter and SEM were used to characterize the early hydration products and liquid alkalinity. The enhancement mechanism of nano-C—S—H/PCE on Portland-Sulphoaluminate composite cement was studied. The results showed that the addition of nano-C—S—H/PCE could effectively shorten both the initial setting time and final setting time of fresh composite cement paste. When the C—S—H content was more than 1.0%， the initial time difference of the composite cement was obviously shortened. The nano-C—S—H/PCE accelerated the hydration heat releasing rate of the composite cement， and increased the total hydration heat. The early-age hydration products were increased obviously， however， it had no effect on the type of cement hydration products. The compressive strength of the composite cement mortars at 8 h， 12 h and 16 h were significantly increased.

Keywords： portland cement; sulphoaluminate cement; calcium silicate hydrated gel; setting and hardening; hydration reaction

隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，納米材料因其顆粒尺寸細(xì)小，比表面積巨大等特點(diǎn)，已經(jīng)在電子、陶瓷、涂料、催化和醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[1-5]?；诖耍絹碓蕉嗟难芯空唛_展關(guān)于納米材料對(duì)硅酸鹽水泥水化性能影響的研究[6-10]。研究表明，在硅酸鹽水泥中摻加納米材料能夠顯著加速水泥水化，提高硬化水泥漿體的強(qiáng)度，尤其是對(duì)早期強(qiáng)度提升效果明顯。Liu等[6]研究了納米SiO2在大摻量粉煤灰蒸養(yǎng)混凝土中抗壓強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律，發(fā)現(xiàn)摻加4%的納米SiO2混凝土9 h抗壓強(qiáng)度提高了206%。Meng等[8]開展了納米CaCO3在水泥穩(wěn)定土中的研究，發(fā)現(xiàn)摻加3%的納米CaCO3后30 d強(qiáng)度提高了14.2%。Nicoleau等[10]將人工合成的納米C—S—H顆粒作為一種成核材料加入到水泥漿體中，發(fā)現(xiàn)摻加納米C—S—H顆粒加速了水泥的早齡期水化進(jìn)程，同時(shí)，在進(jìn)行硅酸三鈣（C3S）的研究上也得到了一致的結(jié)論。眾所周知，水化硅酸鈣凝膠（C—S—H）是硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物，是實(shí)現(xiàn)硅酸鹽水泥強(qiáng)度的重要膠結(jié)物[11]。合成納米C—S—H顆粒作為加速硅酸鹽水泥水化的新型早強(qiáng)材料，得到越來越多研究者的關(guān)注[12-17]。例如，Thomas等[12]發(fā)現(xiàn)摻加納米C—S—H顆粒對(duì)水泥和硅酸三鈣（C3S）的水化放熱速率有明顯提升，摻加納米C—S—H顆粒明顯縮短了水泥水化誘導(dǎo)期時(shí)間，水化第二放熱峰隨著納米C—S—H顆粒摻量的提高，不斷左移，峰值也不斷提高。Plank等[15]研究了pH值分別為10.4、11.7、12.4和13.8的合成溶液對(duì)納米C—S—H顆粒的組成、結(jié)構(gòu)和形貌的影響并在水泥漿體中進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)證研究。研究發(fā)現(xiàn)：不同pH值合成出來的納米C—S—H顆粒對(duì)水泥砂漿抗壓強(qiáng)度的提升效果存在最佳值，當(dāng)pH值為11.7時(shí)，提強(qiáng)效果最好。在此基礎(chǔ)上，Plank等[16]進(jìn)一步研究了不同齡期下采用合成溶液pH值為11.7合成的納米C—S—H顆粒摻量變化對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響規(guī)律。在進(jìn)行砂漿強(qiáng)度方面的研究發(fā)現(xiàn)，摻加納米C—S—H顆粒提高了水泥砂漿的強(qiáng)度，尤其是6～24 h的提強(qiáng)效率最為明顯。

盡管合成納米C—S—H顆粒在加速硅酸鹽水泥水化方面貢獻(xiàn)突出，但也發(fā)現(xiàn)其對(duì)水泥早齡期強(qiáng)度絕對(duì)值的提升效果依然有限，特別是在納米C—S—H顆粒低摻量的情況下[9]。值得注意的是，與硅酸鹽水泥相比，硫鋁酸鹽水泥因具有水化熱集中、快硬早強(qiáng)、耐蝕、抗凍融等優(yōu)點(diǎn)，近年來備受關(guān)注[18-20]。考慮到硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥各自具有的鮮明特點(diǎn)，已有學(xué)者將這兩種水泥進(jìn)行復(fù)合，成功制備出高早強(qiáng)、高耐久的硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥[21-25]。然而，硅酸鹽水泥與硫鋁酸鹽水泥的復(fù)合比例存在嚴(yán)格要求，比例失調(diào)會(huì)使復(fù)合水泥后期強(qiáng)度存在降低的風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)于利用硫鋁酸鹽水泥提高硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥在8～24 h的超早齡期強(qiáng)度存在嚴(yán)重制約?；诖?，將納米C—S—H顆粒加入到復(fù)合水泥能夠進(jìn)一步提高硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥的超早齡期強(qiáng)度，對(duì)于脫模強(qiáng)度要求嚴(yán)格的混凝土預(yù)制構(gòu)件具有重要工程價(jià)值。與硅酸鹽水泥不同，硫鋁酸鹽水泥的水化產(chǎn)物主要是水化硫鋁酸鈣以及少量的水化硅酸鈣和鋁膠，早齡期主要是生成大量的水化硫鋁酸鈣。因此，摻加納米C—S—H顆粒能否進(jìn)一步加速硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥水化進(jìn)程，提高硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥早齡期強(qiáng)度，需要進(jìn)行更多的研究與探討。

基于此，筆者通過共沉淀法，采用聚合物（polycarboxylate， PCE）作為分散劑，自行合成了穩(wěn)定的納米C—S—H顆粒懸濁液（C—S—H/PCE），并將其摻入到硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥中，分別開展了硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、水化熱和水化物相分析等一系列試驗(yàn)，以期探明C—S—H/PCE對(duì)復(fù)合水泥凝結(jié)硬化的影響規(guī)律和作用機(jī)制。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

試驗(yàn)用硅酸鹽水泥（PC）為P·Ⅰ 42.5的基準(zhǔn)水泥，硫鋁酸鹽水泥（SAC）為R·SAC 42.5快硬硫鋁酸鹽水泥。兩種水泥分別由中國(guó)聯(lián)合水泥集團(tuán)有限公司和唐山北極熊特種水泥有限公司生產(chǎn)，水泥的化學(xué)組成如表1所示，硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥的比表面積分別為344、395 m2/kg。細(xì)集料為潔凈的河砂，細(xì)度模數(shù)為2.7，產(chǎn)自河北唐山。

納米C—S—H/PCE是實(shí)驗(yàn)室采用共沉淀法制備而成的一種早強(qiáng)成核劑。以四水硝酸鈣（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）和九水偏硅酸鈉（分析純，西隴化工股份有限公司）為基本原料，以聚羧酸減水劑為分散劑，并輔助參加適量的陽離子穩(wěn)定劑，具體制備工藝方法參照文獻(xiàn)[16]。制備的納米C—S—H/PCE固含量為23.4%，pH值為11.4，平均粒徑為260 nm，納米C—S—H/PCE成絮狀結(jié)構(gòu)，層層交錯(cuò)連接，具體形貌如圖1所示。另外，試驗(yàn)中所指納米C—S—H/PCE的摻量均為外摻，并按折固質(zhì)量（指將C—S—H/PCE按照80 ℃烘干至恒重的質(zhì)量）計(jì)算其在復(fù)合水泥中的摻量。試驗(yàn)用水為自來水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 凝結(jié)時(shí)間

復(fù)合水泥凝結(jié)時(shí)間的測(cè)試依據(jù)《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》（GB /T 1346—2011）進(jìn)行。然而，因復(fù)合水泥中含有10%的硫鋁酸鹽水泥，凝結(jié)時(shí)間測(cè)試的間隔時(shí)間要盡可能縮短，因此，在臨近初凝時(shí)間，每隔3 min測(cè)試1次，臨近終凝時(shí)間，每隔10 min測(cè)試1次。具體配合比如表2所示。

1.2.2 抗壓強(qiáng)度

采用40 mm×40 mm×160 mm的水泥砂漿三聯(lián)模制備復(fù)合水泥砂漿，并在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)10 s后將表面刮平。在混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室（溫度為20 ℃、相對(duì)濕度≥95%）內(nèi)養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，脫模后采用無錫建材試驗(yàn)機(jī)械廠的DYE-300KN/10KN型全自動(dòng)抗折抗壓試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試?？箟簭?qiáng)度測(cè)試依據(jù)《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》（GB/T 17671—1999）中的規(guī)定進(jìn)行。具體配合比如表3所示。

1.2.3 水化熱測(cè)試

采用0.4水膠比，分別摻加0%、0.5%和2.0%的C—S—H/PCE制備復(fù)合水泥漿，具體配合比如表4所示。將制備好的復(fù)合水泥漿稱量（5±0.001）g到安瓿瓶中，采用TAM Air等溫微量熱儀測(cè)量摻加納米C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿水化熱，測(cè)試溫度為（25.0±0.01）℃，有效測(cè)量時(shí)間48 h。

1.2.4 水化物相測(cè)試及微觀形貌觀察

采用表4所示配合比制備復(fù)合水泥漿樣品，并在溫度為20±2 ℃，濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，分別取養(yǎng)護(hù)齡期為16 h、24 h和3 d的樣品，采用無水乙醇進(jìn)行水化終止，之后采用真空干燥器在40 ℃條件下烘干24 h，然后用JEOL JSM-7800F場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分別觀察樣品表面微觀形貌;同時(shí)，將樣品研磨成粉狀，并通過0.075 mm的方孔篩，采用Rigaku D/max2550 型X射線衍射儀和Netzsch STA 449 同步熱分析儀對(duì)水化產(chǎn)物進(jìn)行表征分析。

1.2.5 pH值測(cè)試

采用1.0水膠比，分別摻加0%、0.5%和2.0%的C—S—H/PCE制備復(fù)合水泥漿體，具體配合比如表5所示。為了保證取得上清液的穩(wěn)定性，設(shè)置500 r/min轉(zhuǎn)速在磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌，到規(guī)定齡期后，進(jìn)行離心處理，重復(fù)兩次進(jìn)行，最后，采用0.045 μm的濾膜對(duì)離心液進(jìn)行過濾，制備出復(fù)合水泥漿體的上清液，并采用Mettler Toledo的pH計(jì)對(duì)其進(jìn)行堿度測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 凝結(jié)時(shí)間

通常情況下，硫鋁酸鹽水泥漿的凝結(jié)時(shí)間要明顯早于硅酸鹽水泥，對(duì)兩種水泥進(jìn)行適當(dāng)比例的復(fù)合會(huì)在一定程度上改變復(fù)合水泥漿的凝結(jié)時(shí)間發(fā)展規(guī)律。圖2為摻加不同用量C—S—H/PCE的復(fù)合水泥初凝和終凝時(shí)間結(jié)果。由圖2可見：隨著C—S—H/PCE摻量的提高，復(fù)合水泥初凝和終凝時(shí)間均有縮短。例如：與C-2組相比，摻加0.5%C—S—H/PCE的復(fù)合水泥初凝時(shí)間和終凝時(shí)間分別縮短了27.2%和25.4%;摻加2.0%C—S—H/PCE的復(fù)合水泥初凝時(shí)間和終凝時(shí)間分別縮短了31.8%和38.3%。同時(shí)，提高C—S—H/PCE摻量能夠更加明顯地縮短復(fù)合水泥的終凝時(shí)間，即縮短初凝和終凝的時(shí)間差，具體數(shù)據(jù)如表6所示。

從凝結(jié)時(shí)間的測(cè)試結(jié)果來看，一方面硅酸鹽水泥與快硬硫鋁酸鹽水泥進(jìn)行復(fù)合，能夠縮短復(fù)合水泥的凝結(jié)時(shí)間，尤其是初凝時(shí)間;另一方面，摻加C—S—H/PCE能夠進(jìn)一步縮短復(fù)合水泥的凝結(jié)時(shí)間。另外，進(jìn)一步提高C—S—H/PCE摻量后，復(fù)合水泥初凝時(shí)間的敏感性較低，而對(duì)初凝與終凝的時(shí)間差有較大的影響。

2.2 早齡期抗壓強(qiáng)度

圖3和表7分別顯示了摻加C—S—H/PCE對(duì)復(fù)合水泥砂漿抗壓強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)率的影響?？梢钥闯?，摻加C—S—H/PCE明顯地促進(jìn)了復(fù)合水泥砂漿早齡期的抗壓強(qiáng)度發(fā)展。對(duì)于同齡期水泥砂漿來說，隨C—S—H/PCE摻量增加，水泥砂漿抗壓強(qiáng)度不斷增加且抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)率不斷提高，尤其是8、12、16 h的抗壓強(qiáng)度增幅明顯，與已有的研究成果一致[12，26]。

C—S—H/PCE的摻量為0%、0.25%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%時(shí)，復(fù)合水泥砂漿8 h抗壓強(qiáng)度分別為8.4、10.3、12.6、15.9、23.5、26.2 MPa，相比不摻時(shí)，復(fù)合水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)率分別為23%、50%、89%、180%、212%。在一定的C—S—H/PCE摻量情況下，隨齡期的增長(zhǎng)，復(fù)合水泥砂漿強(qiáng)度增長(zhǎng)率逐漸降低，C—S—H/PCE對(duì)強(qiáng)度的提升效果逐漸減小。當(dāng)C—S—H/PCE的摻量為2%時(shí)，復(fù)合水泥砂漿8 h、12 h、16 h、24 h、3 d、7 d強(qiáng)度增長(zhǎng)率分別為212%、91%、75%、40%、26%、17%。

2.3 水化熱

圖4和圖5分別為摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿體水化放熱速率和水化放熱量。從圖4可以看出，摻加C—S—H/PCE后，復(fù)合水泥水化的水化加速期明顯提前，水化第2放熱峰峰值的出現(xiàn)時(shí)間由空白組2.61 h縮短到2.30、2.18 h，水化第2峰的峰值從空白組的3.31 mW/g分別提高到了4.42、5.74 mW/g。具體水化放熱數(shù)據(jù)如表8所示，摻加C—S—H/PCE顯著提高了復(fù)合水泥漿體水化放熱速率曲線的斜率和第2放熱峰的峰值，說明摻加C—S—H/PCE有助于縮短復(fù)合水泥漿體的水化“誘導(dǎo)期”并提高其水化反應(yīng)程度。以上結(jié)果與Nicoleau[10]和Sun等[26]的研究發(fā)現(xiàn)一致，C—S—H/PCE作為一種納米材料，很可能增加了新的成核位點(diǎn)，加速了早齡期復(fù)合水泥的水化反應(yīng)速度。圖5為不同摻量C—S—H/PCE的復(fù)合水泥水化放熱曲線，由圖5可以看出，摻加C—S—H/PCE明顯提高了復(fù)合水泥的水化放熱量。其中，摻加0.5%C—S—H/PCE和2.0%C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿體24 h的水化放熱量比空白組分別提高了14.17、34.09 J/g。

由此可以看出，摻加C—S—H/PCE后，復(fù)合水泥的水化速率和水化放熱量均有明顯的提高。說明摻加C—S—H/PCE后，復(fù)合水泥整個(gè)早齡期的水化程度得到了提高，這與抗壓強(qiáng)度的提升效率一致。值得注意的是，復(fù)合水泥的水化快速發(fā)展階段主要是在16 h內(nèi)，特別是8 h內(nèi)的水化反應(yīng)程度最高。這很可能是復(fù)合水泥中摻加了10%硫鋁酸鹽水泥的緣故，其水化速率要明顯快于硅酸鹽水泥的水化速率[27-28]。

2.4 水化物相分析

通過X射線衍射儀（XRD）的測(cè)試分析，研究了摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿在16 h、24 h和3 d養(yǎng)護(hù)齡期下的水化物相組成，其結(jié)果如圖6所示。從圖6可以看出，在養(yǎng)護(hù)齡期分別為16 h、24 h和3 d的條件下，摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥和空白組的水化產(chǎn)物類型之間沒有差異，鈣礬石（AFt）、氫氧化鈣（CH）、硅酸三鈣（C3S）和硅酸二鈣（C2S）被發(fā)現(xiàn)是所有復(fù)合水泥的主要物相，這說明摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥并沒有產(chǎn)生新的水化物相。不過，與空白組相比，摻加C—S—H/PCE使得各個(gè)物相峰強(qiáng)度明顯提高。由于氫氧化鈣（CH）是硅酸鹽水泥水化過程中生成的主要水化產(chǎn)物之一，所以選擇CH峰（2θ=18°）進(jìn)行比較[29]。從圖6可以發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)護(hù)齡期為16 h時(shí)，空白組的CH峰強(qiáng)為4 038，而C—S—H/PCE摻量為0.5%和2.0 %的復(fù)合水泥的CH峰強(qiáng)分別提高到4 349和5 877，明顯高于空白組。當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期為24 h和3 d時(shí)，可以觀察到類似的現(xiàn)象，表明摻加C—S—H/PCE能夠促使復(fù)合水泥形成結(jié)晶度更高的水化產(chǎn)物。結(jié)合水化熱的測(cè)試結(jié)果，這很可能是C—S—H/PCE在復(fù)合水泥顆粒中提供了大量的成核位點(diǎn)，提高了復(fù)合水泥的水化產(chǎn)物生成量和致密度。

圖7為摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥在16 h、24 h和3 d養(yǎng)護(hù)齡期下的熱失重（TG）曲線。從圖7可以發(fā)現(xiàn)，所有復(fù)合水泥漿體的主要水化產(chǎn)物基本一致，主要包括氫氧化鈣、鈣礬石和C—S—H凝膠等。其中，鈣礬石在50～120 ℃下脫水失重，C—S—H凝膠在100～120 ℃脫水失重，Ca（OH）2在400～500 ℃下脫水失重，一部分被碳化的Ca（OH）2轉(zhuǎn)化為CaCO3，在600～800 ℃釋放出CO2，失重。由圖7可見，首先脫水失重的是鈣礬石和C—S—H凝膠，且隨著C—S—H/PCE摻量的增多，復(fù)合水泥的失重明顯增加，這是因?yàn)樵琮g期摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥生成了更多的水化產(chǎn)物。水化16 h后，C—S—H/PCEC摻量為0.5%和2.0%的復(fù)合水泥的失重率分別為9.08%和9.45%，比空白組分別提高了24.73%和29.81%，水化24 h和3 d的復(fù)合水泥漿有類似的失重發(fā)展規(guī)律。說明一直到3 d養(yǎng)護(hù)齡期，摻加C—S—H/PCE能夠持續(xù)提高復(fù)合水泥的水化程度?？傮w來看，摻加C—S—H/PCE加速了復(fù)合水泥早期水化，提高了水化產(chǎn)物總量，但并未產(chǎn)生新的水化產(chǎn)物。

2.5 機(jī)理討論

硅酸鹽水泥的水化過程一般概括為水泥中4種主要礦物相（C3A、C3S、C2S和C4AF）的溶解與水化產(chǎn)物的沉淀過程。特別是早齡期水化，主要是C3A和C3S兩種礦物相的反應(yīng)。其中，早齡期C3A與石膏水化生成鈣礬石，C3S水化生成C—S—H凝膠和氫氧化鈣，具體的反應(yīng)過程[30]為

由圖3～圖5可知，摻加C—S—H/PCE主要是在早期加速了復(fù)合水泥的水化速率，提高了整體的水化程度。但并沒有增加反應(yīng)生成的水化產(chǎn)物類型。關(guān)于C—S—H/PCE加速早期硅酸鹽水泥水化，提高硬化水泥漿體早期強(qiáng)度的報(bào)道已有很多[12-13，25]。值得注意的是，Elisabeth等[31]總結(jié)了眾多關(guān)于C—S—H/PCE的研究成果，

發(fā)現(xiàn)摻加C—S—H/PCE對(duì)于水泥早齡期水化加速的效果很大程度上取決于水泥的組成成分。為了進(jìn)一步探索C—S—H/PCE對(duì)復(fù)合水泥凝結(jié)硬化過程的影響規(guī)律，開展了復(fù)合水泥漿體離心溶液pH值的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖8所示。從圖8可以看出，養(yǎng)護(hù)齡期在16 h內(nèi)，摻加C—S—H/PCE會(huì)降低復(fù)合水泥漿體上清液的pH值，增加摻量，降低趨勢(shì)更加明顯，同時(shí)，前8 h的復(fù)合水泥漿上清液的pH值均有較明顯的增長(zhǎng)?？紤]到C—S—H/PCE自身的pH值通常在11.5±0.5[15]，C—S—H/PCE本身呈負(fù)電性，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因很可能是摻加的C—S—H/PCE與早期水泥水化釋放出的Ca2+發(fā)生了螯合作用，加速了氫氧化鈣的析晶過程，液相中的Ca2+不斷流失的結(jié)果。結(jié)合圖9的掃描電鏡照片可知，水化16 h后，摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿體比空白組生成了更多的水化產(chǎn)物，微觀結(jié)構(gòu)更加均勻致密。這主要?dú)w因于兩點(diǎn)：1）摻加C—S—H/PCE加速了硅酸鹽水泥的水化進(jìn)程，反應(yīng)生成了更多的C—S—H凝膠;2）復(fù)合水泥中的硫鋁酸鹽水泥參與早期水化反應(yīng)，生成了較多的鈣礬石，進(jìn)一步填充了水化產(chǎn)物的空間。兩種作用起到了很好的疊加效應(yīng)，孔隙當(dāng)中水化產(chǎn)物更快更多地生長(zhǎng)，使得水泥顆粒之間的孔隙進(jìn)一步降低[26，32]。因此，在C—S—H/PCE存在的條件下，復(fù)合水泥漿結(jié)構(gòu)體快速形成，使得復(fù)合水泥漿的凝結(jié)硬化過程明顯加快。同時(shí)，復(fù)合水泥水化生成大量的纖維狀水化產(chǎn)物，這些產(chǎn)物相互交叉，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)早齡期復(fù)合水泥的強(qiáng)度發(fā)展也發(fā)揮了重要作用。

3 結(jié)論

1）摻加C—S—H/PCE能顯著縮短硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥漿體的凝結(jié)硬化時(shí)間。且隨C—S—H/PCE摻量的增加，復(fù)合水泥初凝與終凝的時(shí)間差變小。

2）C—S—H/PCE能顯著提升硅酸鹽硫鋁酸鹽復(fù)合水泥漿體早齡期各階段的抗壓強(qiáng)度，特別是對(duì)8、12、16 h的抗壓強(qiáng)度提升顯著。隨著C—S—H/PCE摻量的增加，復(fù)合水泥砂漿早齡期抗壓強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，但同齡期復(fù)合水泥砂漿抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)提升率逐漸降低。

3）摻加C—S—H/PCE后，復(fù)合水泥漿體的水化放熱速率有較大的提升，主要是第2放熱峰左移，水化放熱峰值顯著提高，總的水化放熱量也有增加，加快了復(fù)合水泥漿體的水化進(jìn)程。

4）結(jié)合XRD、TG、pH值和SEM的分析測(cè)試結(jié)果，摻加C—S—H/PCE提高了復(fù)合水泥的水化產(chǎn)物生成數(shù)量，但不會(huì)產(chǎn)生新的水化物相。早齡期大量生成的水化產(chǎn)物使得復(fù)合水泥漿體微觀結(jié)構(gòu)更加均勻致密，表現(xiàn)出早齡期抗壓強(qiáng)度的快速增長(zhǎng)。

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（編輯 王秀玲）