王傳林，張宇軒，顏 爽

（1.汕頭大學(xué)土木與環(huán)境工程系，廣東 汕頭 515063；2.廣東省結(jié)構(gòu)安全與監(jiān)測(cè)工程技術(shù)研究中心，廣東 汕頭 515063）

0 引 言

普通硅酸鹽水泥（OPC）作為目前世界上使用最廣泛的建筑材料，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面發(fā)揮了不可替代的作用.但傳統(tǒng)硅酸鹽水泥仍然存在一些缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)為：材料早期強(qiáng)度偏低；熟料煅燒溫度較高，能源消耗高并產(chǎn)生如氮氧化物等多種廢氣；水化產(chǎn)物中包含大量Ca（OH）2，易隨時(shí)間的增長(zhǎng)溶失而造成材料服役壽命下降；水泥水化后期由于漿體體積收縮產(chǎn)生收縮裂縫，影響混凝土耐久性等[1].因此，改善普通OPC 性能，滿足現(xiàn)代化建設(shè)對(duì)于材料的多功能、高性能要求已成當(dāng)前研究熱點(diǎn).而硫鋁酸鹽水泥（CSA）則具有熟料煅燒溫度低、早期強(qiáng)度高、水化固相體積微膨脹、水化硬化快等特點(diǎn)[2-3].由于兩種水泥特性相反并呈互補(bǔ)趨勢(shì)，可考慮在普通OPC 中摻入CSA 制備新型硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)摻二元體系（OPC-CSA 體系），以改善單一水泥的不足，優(yōu)化水泥性能.

因CSA 與OPC 水化反應(yīng)速率不同，OPC-CSA 二元復(fù)摻體系中OPC 能補(bǔ)償CSA凝結(jié)時(shí)間過(guò)快的缺點(diǎn)，通過(guò)合理配比，可將二元體系凝結(jié)時(shí)間控制在一個(gè)合理范圍內(nèi).葛大順等[4]研究發(fā)現(xiàn)體系的水化產(chǎn)物分為結(jié)晶相與非晶相，結(jié)晶相主要有三硫型硫鋁酸鈣（AFt）、單硫型硫鋁酸鈣（AFm）和Ca（OH）2，非晶相包括C-S-H 和AH3凝膠.當(dāng)碳酸鈣充足時(shí)水化產(chǎn)物最終趨向于穩(wěn)定性好的AFm.Leemann 等[5]發(fā)現(xiàn)在體系水化初始階段，主要是游離氧化鈣，活性硫酸鹽的分解以及硬石膏和鋁酸鹽的部分溶解形成鈣礬石.結(jié)合體系中CSA 水化產(chǎn)物AFt 能提供體系早期強(qiáng)度，OPC 水化產(chǎn)物C-S-H 凝膠和Ca（OH）2提供體系后期強(qiáng)度，體系應(yīng)能同時(shí)滿足早期后期強(qiáng)度，改善單一水泥分別在早期和后期力學(xué)性能上的缺陷.pH 值、Cl-結(jié)合率是OPC-CSA 體系耐久性能重要指標(biāo).研究[6-8]表明，OPC 中鋁酸三鈣（C3A）、鐵鋁酸四鈣（C4AF）等會(huì)先與Cl-生成F 鹽（Friedel’s Salt），再生成AFt.同時(shí)，鋁相是氯離子結(jié)合的重要標(biāo)準(zhǔn).相較于OPC，CSA 中含有更多的鋁相，體系中摻入CSA 會(huì)提高體系中鋁相的含量，從而進(jìn)一步提升氯離子結(jié)合，以降低體系中游離Cl-.但CSA 水化不產(chǎn)生Ca（OH）2，因此CSA 會(huì)降低二元體系的pH值，從而不利于其維持堿性環(huán)境.

然而，當(dāng)前研究還存在一定不足.例如，目前的研究主要針對(duì)單一水泥種類(lèi)進(jìn)行研究，且并未考慮SO42-和Cl-的耦合作用，導(dǎo)致OPC-CSA 二元體系在不同離子耦合作用下的性能不明晰.史天饒等[10]，郭麗萍等[11]發(fā)現(xiàn)由于當(dāng)SO42-與Cl-共同存在時(shí)，它們之間存在競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，因OPC-CSA 體系中存在一定量SO42-會(huì)降低Cl-結(jié)合率；體系中的OH-也會(huì)對(duì)鈣礬石的生成產(chǎn)生一定影響.萬(wàn)宇豪等[12]研究發(fā)現(xiàn)由于OPC 和CSA 復(fù)摻漿液存在水化協(xié)同效應(yīng)，OPC 與CSA 復(fù)合后礦物組成變得繁多而復(fù)雜，并且二者的水化還會(huì)相互影響.另外，當(dāng)前大部分OPC-CSA 體系研究均基于淡水拌和，在海水拌和領(lǐng)域上還存在空白.而海水中含有大量的SO42-和Cl-，因此與淡水拌和相比，海水對(duì)OPC-CSA體系的影響更為復(fù)雜.綜上，OPC-CSA 體系在海水作用下材料特性、性能規(guī)律尚未有明確結(jié)論，其各類(lèi)特征還待進(jìn)一步研究.為研究OPC-CSA 體系在海水海砂作用下OPC、CSA 占比對(duì)體系力學(xué)性能、水化性能、耐久性能的影響，深入探究該二元復(fù)合材料體系特性，本文針對(duì)OPC、CSA 含量設(shè)計(jì)了不同配合比的二元復(fù)合體系，并利用海水海砂對(duì)該體系進(jìn)行制備，測(cè)試了材料凝結(jié)時(shí)間、抗壓抗折強(qiáng)度、孔溶液pH 值及其氯離子結(jié)合率，通過(guò)XRD、SEM、TGA 定量分析了各配合比體系下水化物相含量和微觀結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步推廣該二元復(fù)合體系在海洋工程中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo).

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 原材料

硅酸鹽水泥采用華潤(rùn)公司生產(chǎn)的型號(hào)為P.O.42.5 的硅酸鹽水泥，硫鋁酸鹽水泥采用淄博云鶴彩色水泥有限公司生產(chǎn)的R·SAC 42.5 快硬硫鋁酸鹽水泥；兩種水泥各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表1，兩種水泥XRD 圖譜見(jiàn)圖1.海水采用江西鹽通科技有限公司生產(chǎn)的生態(tài)海水鹽按鹽度33 配置而成的人工海水，其主要化學(xué)成分質(zhì)量濃度見(jiàn)表2.海砂采用廣東汕頭海域的海砂，篩分測(cè)定海砂的細(xì)度模數(shù)為2.62，粒徑范圍在0.15～1.18 mm.

圖1 水泥粉末XRD 圖譜

表1 兩種水泥主要化學(xué)成分 %

表2 海水化學(xué)成分 mg/ml

1.2 試樣制備

本試驗(yàn)采用海水與OPC-CSA 水泥進(jìn)行拌和及養(yǎng)護(hù)，試驗(yàn)確定水灰比為0.4，砂膠比為2.0.OPC-CSA 砂漿采用尺寸為40 mm×40 mm×160 mm 模具澆筑，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)24 h 后拆模.拆模后的試塊放入20 ℃蒸汽養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后測(cè)試其力學(xué)性能.此外，另配制水灰比為0.4 的OPC-CSA 水泥凈漿，裝入50 mm×50 mm×50 mm模具中，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)24 h 后拆模.拆模后的試塊放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后測(cè)試相關(guān)性能.

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 凝結(jié)時(shí)間

硫鋁酸鹽水泥凝結(jié)時(shí)間測(cè)定參照《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢測(cè)方法》（GB/T 1346-2011）[13].

1.3.2 抗折/ 抗壓強(qiáng)度

OPC-CSA 海砂混凝土抗折強(qiáng)度按照《水泥膠砂強(qiáng)度檢測(cè)方法》（GB/T 17671-1999）[14]進(jìn)行測(cè)定.采用抗壓和抗折試驗(yàn)夾具在100 kN 微機(jī)控制電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，抗折試驗(yàn)加載速度為0.05 kN/s，抗壓試驗(yàn)加載速度為2.4 kN/s.抗折強(qiáng)度結(jié)果取3 個(gè)試件的平均值.抗壓強(qiáng)度結(jié)果取6 個(gè)試件平均值.

1.3.3 pH 值

將水泥試塊破碎后研磨過(guò)篩（0.63 mm 方孔篩），按水固比10∶1 將粉末浸泡在去離子水中，塞緊瓶塞，劇烈震蕩1～2 min 后靜置24 h，24 h 后取上層清液進(jìn)行pH 值測(cè)試，測(cè)試儀器為酸度計(jì)（PHS-3C 型）.每個(gè)樣品測(cè)試3 次，取平均值為最終結(jié)果.

1.3.4 氯離子結(jié)合率

將養(yǎng)護(hù)至齡期的樣品破碎取內(nèi)部碎塊研磨至通過(guò)公稱(chēng)直徑為0.63 mm 的篩.稱(chēng)取20 g 置于三角錐瓶中，加入200 ml 蒸餾水，塞緊瓶塞，劇烈震蕩1～2 min 后靜置24 h.取上層清液20 ml 三份，置于燒杯中，待轉(zhuǎn)子攪拌10 min 后將氯離子濃度檢測(cè)儀陰極、陽(yáng)極探針?lè)湃肴芤褐?，檢測(cè)溶液中游離氯離子濃度.根據(jù)初始加入的海水濃度，測(cè)算出被水泥水化過(guò)程中吸附的氯離子比率.

1.3.5 XRD 分析（X 射線衍射分析）

將養(yǎng)護(hù)至齡期的凈漿樣品破碎，取內(nèi)部碎塊用研缽研磨成粉末，過(guò)篩（200 目）后放入密封容器加入無(wú)水乙醇中止水化12 h，之后放入65 ℃烘箱中干燥24 h.試驗(yàn)采用Rigoku 公司生產(chǎn)的X 射線衍射儀進(jìn)行物相鑒定，使用Cu-Ka 輻射得到的特征峰表征樣品結(jié)晶相，掃描范圍2θ 為5°到70°，掃描速度為5°/min.

1.3.6 TGA 分析（熱重分析）

在高中物理中，我們?cè)谶\(yùn)用安培力時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到在磁場(chǎng)中通電導(dǎo)體做的切割磁感線運(yùn)動(dòng)等差不多類(lèi)型的題。在這類(lèi)應(yīng)用中，我們需要求解產(chǎn)生電流強(qiáng)度的大小、導(dǎo)體所受安培力以及安培力做功等問(wèn)題，例如2011年高考天津卷的11題(如圖4)。

將養(yǎng)護(hù)至齡期的樣品破碎取內(nèi)部碎塊研磨成粉末，過(guò)篩（200 目）后放入密封容器加入無(wú)水乙醇中止水化12 h，放入65 ℃烘箱中干燥24 h 進(jìn)行TGA 測(cè)試.試驗(yàn)采用Netzsch 公司生產(chǎn)的STA409PC 儀器，測(cè)試條件為在流速為30 mL/min N2氣體環(huán)境下從20 ℃升溫到1 000 ℃.之后通過(guò)各溫度相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量損失計(jì)算各物質(zhì)消耗量.

1.3.7 SEM 分析（電鏡分析）

將養(yǎng)護(hù)至齡期的凈漿樣品破碎，取內(nèi)部較為平整碎塊，碎塊尺寸約為2～5 mm.把碎塊放入密封容器中加入無(wú)水乙醇中止水化后，把碎塊放入65 ℃烘箱中干燥24 h.把烘干后的碎塊依次貼在上好導(dǎo)電膠的載物臺(tái)，送入真空噴金臺(tái)進(jìn)行噴金處理.然后將噴金處理后的樣品放入電鏡設(shè)備中，選取合適的放大倍數(shù)和位置對(duì)水泥微觀形貌進(jìn)行觀察.

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試件外觀形貌

圖2 從左到右分別為OPC 摻量從0 至100%水泥凈漿試塊外觀.可明顯看出，試塊表面的裂縫數(shù)量隨OPC 占比增多呈先升后降的特點(diǎn).在OPC 摻量為0～20%時(shí)，試塊表面幾乎看不到裂縫，但當(dāng)OPC 摻量為30%～60%時(shí)，試塊裂縫明顯增加；而當(dāng)OPC 摻量為70%～100%，試塊表面無(wú)明顯裂縫.上述現(xiàn)象說(shuō)明二元體系中，OPC 或CSA 占主導(dǎo)時(shí)，對(duì)水泥石裂縫有抑制作用.而OPC 與CSA 摻量較接近時(shí)，水泥石產(chǎn)生的裂縫最多.這是因?yàn)镃SA 快速產(chǎn)生AFt，而AFt 在水化熱以及高pH 環(huán)境（OPC 所致）共同作用下易分解成AFm.AFm 在CaSO4充足情況下會(huì)與二水石膏反應(yīng)形成膨脹性的鈣礬石（見(jiàn)式1）[15]，導(dǎo)致開(kāi)裂.此外，OPC 占比較高時(shí)，水泥石表面析出鹽分較多，說(shuō)明OPC 較CSA更不容易與海水海砂中的鹽分產(chǎn)生反應(yīng).二元體系中的多余鹽分會(huì)隨著孔溶液逐漸滲透并附著在水泥石表面.

圖2 OPC-CSA 體系試塊外觀

2.2 凝結(jié)時(shí)間

不同配比的OPC-CSA 二元體系凝結(jié)時(shí)間如圖3 所示.從圖中可知，OPC-CSA 體系初終凝時(shí)間均隨摻量增加呈提高趨勢(shì).以100%OPC 為對(duì)照組，加入10%的CSA 會(huì)使復(fù)合體系初、終凝時(shí)間分別下降22%和20%；而加入50%的CSA 能使復(fù)合體系初終凝時(shí)間分別下降70%和69%.根據(jù)相關(guān)研究[16-17]，無(wú)論是OPC 或CSA，水泥凝結(jié)時(shí)間主要取決于AFt 的生成速率及數(shù)量，且同等單位下CSA 生成的AFt 比OPC 多.據(jù)此可推測(cè)，體系凝結(jié)時(shí)間會(huì)隨CSA 占比增多而降低是因?yàn)镃SA 快速水化產(chǎn)生大量AFt，縮短了凝結(jié)時(shí)間.

圖3 OPC-CSA 體系凝結(jié)時(shí)間

2.3 抗折/抗壓強(qiáng)度

圖4 展示了OPC-CSA 復(fù)合體系在3 d、7 d、28 d 的抗折、抗壓測(cè)試結(jié)果.從圖中可知，不同養(yǎng)護(hù)天數(shù)存在不同變化規(guī)律.隨著OPC 摻量由0 增至100%，復(fù)合體系抗折抗壓強(qiáng)度大致呈先增后減再增再降的趨勢(shì).以第1 組（100%CSA）為對(duì)照組，第二組（10%OPC）3 d、7 d、28 d 的抗壓強(qiáng)度分別提高了11.7%、12.9%和35.2%；3 d、7 d 抗折強(qiáng)度分別提高了16.1%和23.1%.但第4 組（30% OPC）較第一組3 d、7 d 抗壓、抗折強(qiáng)度均下降超過(guò)50%，28 d 抗壓、抗折強(qiáng)度亦下降超過(guò)35%.第5 組（40%OPC）至第10 組（100%OPC）3 d、7 d 抗壓、抗折強(qiáng)度有所上升；28 d 的抗壓、抗折強(qiáng)度會(huì)逐漸增大，并于60%～70%OPC 占比時(shí)達(dá)到峰值，同比對(duì)照組上升23.5%和36.9%，之后有所下降.相關(guān)研究[18-21]發(fā)現(xiàn)，水泥熟料中無(wú)水硫鋁酸鈣（C4A3Sˉ）越多，水泥水化速度越快.C4A3Sˉ與石膏反應(yīng)生成的鈣礬石為混凝土提供了大部分早期強(qiáng)度；C-S-H 的存在會(huì)加速?gòu)?fù)合水泥的水化速率，提高整體水化程度.但隨著水化的繼續(xù)進(jìn)行，復(fù)合體系結(jié)構(gòu)內(nèi)部絨狀A(yù)Ft 繼續(xù)生長(zhǎng)，使得膨脹應(yīng)力大于本體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度從而產(chǎn)生微裂縫，導(dǎo)致強(qiáng)度降低.結(jié)合OPC 占比為10%～50%時(shí)復(fù)合體系強(qiáng)度，可推測(cè)OPC-CSA 體系中摻入10%OPC 對(duì)早期強(qiáng)度有所提升是因?yàn)镺PC 水化生成了C-S-H 凝膠，促進(jìn)了硫鋁酸鈣的水化使得強(qiáng)度提升；而OPC 摻量增大體系強(qiáng)度下降是因?yàn)镺PC 水化產(chǎn)物C-S-H 凝膠過(guò)量使得結(jié)構(gòu)內(nèi)部AFt 生成過(guò)快，從而導(dǎo)致微裂縫生長(zhǎng)過(guò)度使得強(qiáng)度降低.當(dāng)體系中OPC 占比大于CSA 時(shí)，水化物生成以O(shè)PC 水化產(chǎn)物為主，體系中AFt 數(shù)量有限，對(duì)體系影響不大.另外，早期體系內(nèi)OPC尚未完全水化，C-S-H 凝膠及Ca（OH）2數(shù)量仍不多，因此28 d 強(qiáng)度仍有所增長(zhǎng).

圖4 OPC-CSA 體系力學(xué)性能

2.4 pH 值

圖5 展示了OPC-CSA 二元體系水泥漿體孔溶液堿度（pH 值）的測(cè)試結(jié)果.如圖所示，在OPC 摻量為10%-50%時(shí)，體系pH 值較100%CSA 組變化較為明顯，提高了0.2-1.5.但當(dāng)OPC 摻量大于50%時(shí)，體系的pH 值上升趨勢(shì)緩慢.這是因?yàn)镺PC 摻量的增加會(huì)使體系內(nèi)Ca（OH）2含量增多，從而提高體系pH 值.對(duì)應(yīng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可知，在體系pH值顯著提高時(shí)抗壓抗折強(qiáng)度會(huì)經(jīng)歷一個(gè)急劇下降的階段.Sánchez-Herrero 等[22]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)堿度高時(shí)CSA 水泥強(qiáng)度存在一個(gè)劇烈衰變期.高堿度會(huì)大幅度提升C4A3Sˉ水化速率，導(dǎo)致AFt 過(guò)度生長(zhǎng).C4A3Sˉ水化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力與AFt 生長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生的結(jié)晶壓力會(huì)破壞體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而造成體系大量強(qiáng)度損失.此外，Warren 等[23]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)堿度提高時(shí)AFt 不穩(wěn)定會(huì)部分解成AFm.而AFm 在轉(zhuǎn)化成AFt（見(jiàn)式1）過(guò)程中會(huì)急劇膨脹，從而加速體系內(nèi)部裂縫的生產(chǎn).上述原理解釋了在摻入20%-50%OPC 后體系強(qiáng)度會(huì)有所降低的原因，也間接解釋了圖1 中裂縫的產(chǎn)生.

圖5 3d OPC-CSA 體系pH 值測(cè)試

2.5 氯離子結(jié)合率

圖6 3d OPC-CSA 體系氯離子結(jié)合率

此外，OPC 水化產(chǎn)物C-S-H 凝膠表面所帶電荷也對(duì)Cl-有一定的物理吸附作用.由此可推測(cè)在OPC 水化產(chǎn)生的Ca（OH）2為體系接提供了更多式（2）、（3）中的反應(yīng)原料，促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行；同時(shí)OPC 的增多使得體系內(nèi)C-S-H 凝膠增多，從而進(jìn)一步促進(jìn)了體系對(duì)Cl-的固定作用.根據(jù)第四到七組（30%-60%OPC）強(qiáng)度測(cè)試可知，體系在Cl-結(jié)合率偏大時(shí)體系的強(qiáng)度偏低，尤其是當(dāng)OPC 占比為30%時(shí)，體系在基本喪失強(qiáng)度的情況下卻能保持較好的Cl-結(jié)合率.這是因?yàn)锳Ft 作為體系強(qiáng)度主要提供者，其轉(zhuǎn)化會(huì)導(dǎo)致體系強(qiáng)度嚴(yán)重下滑，轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)物AFm 再與Cl-反應(yīng)生成F 鹽[10]，公式如下：

式中R 代表陰離子，如OH-、等.

2.6 水化產(chǎn)物分析（XRD 分析，TGA 分析）

圖7、圖8 分別展示了不同膠凝材料配比下OPC-CSA 復(fù)合體系的早期水化產(chǎn)物XRD 和TGA 測(cè)試結(jié)果.從圖7 中可看出，在CSA 占膠凝材料絕大部分（90%）時(shí)，復(fù)合體系早期水化產(chǎn)物以AFt 為主，并存在大量CaCO3及少量未水化完全的水泥熟料及石膏.隨著OPC 摻量的增多，復(fù)合體系中CSA 熟料的特征峰減弱，表明體系中CSA 水化更完全；而AFt 特征峰的下降及F 鹽的特征峰增強(qiáng)，說(shuō)明了F 鹽生成量增多，晶型表現(xiàn)更好，體系Cl-結(jié)合能力更強(qiáng)，進(jìn)一步映證了前述分析，即在Cl-結(jié)合率較大時(shí)水泥喪失基本強(qiáng)度是因?yàn)锳Ft 轉(zhuǎn)換分解的觀點(diǎn).而當(dāng)OPC 占膠凝材料絕大部分時(shí)，可明顯看出體系早期水化更接近于Stutzman 等[24]提出的OPC 水化現(xiàn)象，水泥顆粒特征峰較強(qiáng)，與OPC 早期水化速率慢、水化不完全的預(yù)期現(xiàn)象一致.少量CSA 的摻入為體系提供了部分AFt，解釋了前文10%OPC 組強(qiáng)度提升的現(xiàn)象.

圖7 3d OPC-CSA 體系XRD 測(cè)試結(jié)果

圖8 3d OPC-CSA 體系TGA 測(cè)試結(jié)果

而從圖8 的熱重分析圖結(jié)果可看出，復(fù)合體系的水化產(chǎn)物有F 鹽、鈣礬石、AFm、Ca（OH）2、C-S-H 凝膠和CaCO3，基本與XRD 測(cè)試結(jié)果相同.在OPC 摻量為10%、40%體系中，AFt 失重峰突出，說(shuō)明在以CSA 為主的體系早期水化產(chǎn)物均以AFt 為主.而OPC 占比為80%體系中，AFt 的失重峰也較為突出，說(shuō)明該體系中AFt 仍是其主要水化產(chǎn)物.其中40%OPC 的體系相較其他兩組出現(xiàn)了明顯的F 鹽和AFm 失重峰且AFt 失重峰減少，可見(jiàn)體系內(nèi)水化產(chǎn)物構(gòu)成發(fā)生了變化.此現(xiàn)象直接說(shuō)明了AFt 發(fā)生了分解轉(zhuǎn)化，也闡釋了材料強(qiáng)度喪失的原因，即AFt 向AFm 及F 鹽轉(zhuǎn)化.而隨著OPC 摻量增加至80%，體系中Ca（OH）2和C-S-H 凝膠的失重峰越加明顯且AFt 失重峰不弱，符合該體系以O(shè)PC 水化為主的特征且再次論證了CSA 水化提供的AFt 提供了體系的早期強(qiáng)度.此外，水化產(chǎn)物中含有CaCO3是CSA 水泥熟料中自身含有少量未煅燒完全的CaCO3.

2.7 SEM 分析

圖9 展示了OPC 摻量為10%、40%和80%的OPC-CSA 復(fù)合體系SEM 測(cè)試影像.觀察其微觀特征可看到，三種試樣中大部分水化產(chǎn)物均為AFt，但數(shù)量及致密程度有所不同.10%OPC 摻量的復(fù)合體系A(chǔ)Ft 呈針狀，相互交錯(cuò)形成骨架，另外可以觀察到結(jié)構(gòu)表面有絨狀物包裹，結(jié)構(gòu)更加致密穩(wěn)定，這間接解釋了該組試樣強(qiáng)度最高的原因.40%OPC 摻量的體系中AFt 呈柱狀，沒(méi)有形成良好的骨架；表面能觀察出箔狀C-S-H 凝膠以及片狀F 鹽，整體存在較寬裂縫，結(jié)構(gòu)較為松散，對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不利.而80%OPC 摻量的體系中能觀察到柱狀和針狀A(yù)Ft 的生成并與結(jié)構(gòu)表面的C-S-H 凝膠相結(jié)合，結(jié)構(gòu)相較40%OPC 組更致密.

圖9 3d OPC-CSA 體系微觀形貌

3 結(jié) 論

（1） OPC-CSA 復(fù)合二元體系表觀裂縫隨OPC 摻量呈先增后減的趨勢(shì)，在OPC 摻量為30%～60%時(shí)裂縫最明顯.二元體系凝結(jié)時(shí)間則隨OPC 摻量的增大而增長(zhǎng).

（2） OPC-CSA 復(fù)合二元體系抗折、抗壓強(qiáng)度隨OPC 占比增加大致呈先小幅上升后大幅下降再大幅增長(zhǎng)最后小幅下降的趨勢(shì)，其中OPC 占比10%，二元體系的抗壓強(qiáng)度最大，其3 d、7 d 和28 d 抗壓強(qiáng)度分別提高11.7%、12.9%和35.2%.

（3） OPC-CSA 復(fù)合二元體系堿度在0 至50%OPC 摻量變化較為明顯，60%～100%OPC 摻量時(shí)基本無(wú)變化.另外，增加OPC 摻量會(huì)使OPC-CSA 復(fù)合二元體系的Cl-結(jié)合率整體有所提升.

（4） OPC-CSA 復(fù)合二元體系水化產(chǎn)物有AFt、AFm、Ca（OH）2、C-S-H 及F 鹽等.體系中OPC 對(duì)CSA 影響較大，主要體現(xiàn)在OPC 給體系帶來(lái)的高堿度使得體系內(nèi)AFt 過(guò)度生長(zhǎng)，并會(huì)促使AFt 轉(zhuǎn)化成AFm，再與Cl-結(jié)合形成F 鹽，從而影響二元體系的微觀結(jié)構(gòu)，并進(jìn)而影響體系強(qiáng)度.