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本论文主要研究了磷铝酸盐水泥(简称PALC,以下同)、磷镁水泥(简称LM,以下同)以及有磷铝酸盐水泥熟料和磷镁酸盐水泥矿物制备的复合水泥(PALC-LM)的水化硬化机理.通过测定水泥水化放热速率、水化放热量以及水化液相的离子溶出浓度、pH值和电导率等参数,着重研究了磷铝酸水泥及磷铝-磷镁酸盐复合水泥的早期水化动力学.通过运用X射线衍射(XRD)、差热(DTA)、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)、红外分析(IR)、核磁共振(NMR)等测试手段分别对水泥在不同水化龄期下水化产物的组成及结构进行了分析,对水泥的水化产物的组成及结构随水化龄期的变化而变化的规律进行了探讨分析,结合水泥的水化动力学,着重对磷铝酸水泥和磷铝-磷镁酸盐复合水泥的水化历程进行了初步探讨. 通过考察力学强度和凝结时间,PALC-LM最佳配比为:wL/wM=3.0:1,B掺量为2.7﹪,wPALC/wLM=2:1,其中MgO矿物选0606,PALC选P0506.(磷铵矿物简称L,MgO矿物简称M,此选定的复合水泥简称FH30,以下同).
磷铝酸盐水泥的水化过程主要分为五个阶段:A-初始期或预诱导期;B-诱导期;C-加速反应期;D-减速反应期;E-稳定期.其中在加速期和稳定期符合水化动力IR分析表明,磷铝酸盐水泥的.[PO<,4>]、[AlO<,6>]的伸缩振动吸收谱带和-OH的弯曲和伸缩振动吸收谱带随着水化龄期的增长,波数增加,波形变强.而[AlO<,4>]的伸缩振动吸收带则逐渐钝化、宽化,并向低波数转移.从NMR可以看出,在水化过程中,[AlO<,4>]迅速向更稳定的高配位数[AlO<,6>]基团转变,其化学位移持续减小,[PO<,4>]基团随着水化反应的进行其化学位移也是在减小的,但变化不大,其化学环境比较稳定.
PALC-LM是个水化双化反应,水化过程同PALC一样也分为五个阶段,且在加速期水化反应受自动催化反应控制,稳定期水化反应是受扩散反应控制.复合水泥FH30的水化反应遵循以下七个反应方程式:
由IR分析可见,对于FH30,[NH<,4>]在2927cm<-1>附近形成一个尖峰,吸收谱带增强,[PO<,4>]非对称伸缩振动吸收谱带和-OH的对称伸缩振动吸收谱带分别在1011 cm<-1>附近和3449cm<-1>附近发生兼并,吸收谱带显著增强,此外,Mg-O、-OH的吸收谱带都是逐渐增强的,从而促使浆体结构中各基团键强增强,浆体力学强度增加.填充于磷镁酸盐水泥形成的三大晶体产物以及其他固体颗粒间,使水泥浆体结构更加的密实,提高了复合水泥强度的同时增加其了稳定的性能.