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碱激发胶凝材料根据原材料不同可分为以碱激发矿渣为代表的“硅+钙”体系和以碱激发偏高岭土为代表的“硅+铝”体系,“硅+钙”体系的主要凝胶产物为低钙硅比的水化硅铝酸钙凝胶(C-A-S-H),“硅+铝”体系的主要凝胶产物为碱性铝硅酸盐凝胶(N-A-S-H)。目前在研究和应用中常采用碱激发高钙/低钙原料复合体系来获得较高力学性质和耐久性,但对这两种凝胶产物的形成规律、产物特性以及能否共存尚不清楚。本文利用“溶胶-凝胶”法合成N-A-S-H和C-A-S-H凝胶,研究两种凝胶产物的形成条件与特性以及两种凝胶相随反应时间的演化规律,同时结合碱激发偏高岭土-矿渣研究碱激发胶凝材料凝胶产物的结构特点。研究结果表明:保持Al/Si=0.5不变,当Ca/Si<0.6时,N-A-S-H凝胶与C-A-S-H凝胶能够共存;Ca/Si≥0.6时,体系只生成C-A-S-H凝胶。当Ca/Si<1.4时,Ca/Si升高使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,体系会形成二氧化硅凝胶。随着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。随着反应的进行,N-A-S-H凝胶呈100-200nm大小均匀的棉团状,结构内部孔隙减少。当Ca/Si=0.2保持不变时,Al/Si=0.5和1.0的凝胶相中早期形成(C,N)-A-S-H凝胶,其中Na~+的结合似乎并不稳定,后期只存在粒状的C-A-S-H凝胶。N-A-S-H与C-A-S-H的共存体系并不稳定,随着反应时间的延长,凝胶产物C-A-S-H含量越来越高,且伴随C-A-S-H形貌由粒状向箔片状转变。偏高岭土和矿渣混合原料的碱激发胶凝材料没有明显的诱导期和第二放热峰,早期(24h以内)累计放热量较单一原料的小,对应1d抗压强度低。偏高岭土掺量减小(矿渣掺量增加)使凝胶产物由无定形相向半结晶或结晶度差的相转变,Si-O-T主振动谱带峰值逐渐降低。对比碱激发胶凝材料与合成凝胶发现,碱激发胶凝材料物相组成随矿渣掺量增加的变化规律与合成凝胶随Ca/Si升高的变化规律相似。合成凝胶Si-O-T主振动谱带随Ca/Si升高向低波数方向移动,与偏高岭土掺量降低(矿渣掺量逐渐升高)对碱激发胶凝材料反应产物中Si-O-T主振动谱带的影响类似。