摻和礦物改變水泥基材料的收縮與光譜特性

《農業工程學報》2018年第34卷第4期刊載了貴州師範大學吳福飛、董雙快、趙振華、吳發銀和陳榮妃的論文——「礦物摻合料對水泥基材料化學收縮與光譜性能的影響」。該研究由貴州師範大學2016年博士科研啟動項目（項目號：0517073）等資助。

鋰渣是鋰輝石礦石在生產碳酸鋰過程中產生的工業副產品，化學成份與粘土質極為相似，主要是以無定形式存在的SiO2和Al2O3。粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物，氧化物組成主要為SiO2和Al2O3。鋼渣是鍊鋼排出的工業固體廢物，主要由鈣、鐵、硅、鎂和少量鋁、錳、磷等的氧化物組成。

隨著工業的發展，粉煤灰、鋰渣、鋼渣的排放量逐年增加。若不加處理，就會產生揚塵，污染大氣，排入水系會造成河流淤塞，其中的有毒化學物質還會對人體和生物造成危害。但若作為摻和料加入到水泥基材料中改善其性能，將會化害為利。該文對這3種礦物摻合料對水泥基材料的化學收縮和光譜特性的影響進行了探究。

結果表明，純水泥漿體和含礦物摻合料（鋰渣，粉煤灰和鋼渣）水泥基漿體的化學收縮大致可以分為3個階段，即加速階段（100 h以內）、變緩階段（100～700 h）、平緩階段（700~1 000 h）。4種漿體的化學收縮均可採用雙曲線模型來擬合，相關係數均在0.98以上。

4種漿體化學收縮的大小順序為：水泥基漿體＞水泥-粉煤灰漿體＞水泥-鋼渣漿體＞水泥-鋰渣漿體。當水膠比和摻量相同時，以水泥-粉煤灰漿體的最終化學收縮最大，鋼渣次之，鋰渣最小。4種漿體的波數均以3647、3 451、2937、2361、1651、1 418、1124、978和451 cm-1為主要特徵峰，但受礦物摻合料種類、摻量、水膠比的影響，導致其特徵峰的變化規律不盡相同。

通過SPSS 20.0統計軟體中一般線性模型的單變數分析，計算Ⅲ型平方和百分比發現，漿體的化學收縮受波數為1124、3451、1 418、978、3647 cm-1特徵峰的影響較大。

研究表明，鋰渣、粉煤灰和鋼渣能降低水泥基材料的化學收縮，改變水泥基材料的光譜特性。

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