钙硅比对铝硅酸盐凝胶形成与特性的影响

碱激发胶凝材料的主要凝胶产物可分为水化硅铝酸钙凝胶(C-A-S-H)和铝硅酸钠凝胶(N-A-S-H)两种,这两种凝胶产物的形成条件与特性尚不十分清楚。本工作利用溶胶-凝胶法合成了与上述水化产物具有类似结构特性的铝硅酸盐凝胶,研究了钙硅比(Ca/Si)的变化对铝硅酸盐凝胶形成与特性的影响。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)以及透射电镜-能谱(TEM-EDX)等测试技术对不同Ca/Si条件下合成凝胶的物相组成、特征化学结构基团、热稳定性及微观结构进行了分析。结果发现,当Ca/Si0.6时,N-A-S-H凝胶与C-A-S-H凝胶共存;Ca/Si≥0.6时,只生成C-A-S-H凝胶。当Ca/Si1.4时,随钙硅比增大反应产物中低聚合度的结构单元及C-A-S-H凝胶的含量增加,同时三维网络结构中高聚合度的结构单元含量降低;Ca/Si≥1.4时,体系形成富硅凝胶。随着体系中Ca/Si的提高,反应产物由生成无定形的N-A-S-H凝胶向生成结构相对有序的C-A-S-H凝胶转变。此研究结果为碱激发胶凝材料的组成设计提供了理论依据。