周凌峰，林旭健，王 威

(1.福州大學(xué)土木工程學(xué)院，福州 350108；2．湖南交通工程學(xué)院，交通運(yùn)輸工程學(xué)院，衡陽(yáng) 421001)

0 引 言

水化硅酸鎂水泥即常溫下MgO-SiO2-H2O膠凝體系，主要產(chǎn)物為含水硅酸鎂相M-S-H凝膠，它是由鎂質(zhì)原料和硅質(zhì)原料加水拌和而成。該水泥具有腐蝕性低[1]、耐熱性良好[2]、硬化體較為輕質(zhì)[3]、力學(xué)強(qiáng)度后期較高[4],以及表面具有良好的光澤[2]等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于固封核廢料或者危險(xiǎn)廢棄物[5]、耐火材料澆注料[6]和墻體保溫材料[7]等領(lǐng)域，被認(rèn)為是一種新型的建筑材料，具有較大的工程應(yīng)用價(jià)值。水化硅酸鎂水泥也有一些性能缺陷，例如，常溫常壓反應(yīng)條件下，水化硅酸鎂水泥凝結(jié)硬化速度慢，早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢是其最顯著的性能缺陷[7-8]。輕燒氧化鎂粉和硅灰作為制備水化硅酸鎂最常用的原材料，兩者都具有較高的比表面積，制備成漿的水膠比在0.8以上[9-10]，因此傳統(tǒng)水化硅酸鎂的制備都需要加入外加劑六偏磷酸鈉來(lái)提高漿體流動(dòng)性能[11-12]。六偏磷酸鈉在最佳用量情況下，能使?jié){體成型水膠比降低至0.4，但此水膠比下的漿體不具有流動(dòng)性[9]，改善效果有限。

相較于水化硅酸鎂水泥水化反應(yīng)進(jìn)程過(guò)于緩慢，成漿需水量大的特點(diǎn)，另一種鎂基水泥——磷酸鎂水泥(magnesium phosphate cement,MPC)，水化反應(yīng)過(guò)于劇烈，水膠比為0.14便具有較好的流動(dòng)性[13]，1 h強(qiáng)度能達(dá)30 MPa以上[14]，具有顯著的快硬早強(qiáng)特點(diǎn)。鑒于鎂基水泥中水化硅酸鎂水泥與磷酸鎂水泥具有明顯的性能互補(bǔ)的特點(diǎn)，可將制備磷酸鎂水泥的磷酸鹽引入到水化硅酸鎂水泥反應(yīng)體系中實(shí)現(xiàn)性能互補(bǔ)。研究結(jié)果表明，5%(占固體質(zhì)量分?jǐn)?shù))磷酸氫二鉀加入到水化硅酸鎂水泥中，可制備出的一種新型水化硅酸鎂水泥膠凝材料(又稱(chēng)水化磷硅酸鎂水泥，magnesium silicate phosphate hydrate cement,MSPHC)，在0.4的水膠比下的凈漿流動(dòng)度可達(dá)155 mm[15]，且新型水化酸鎂水泥凈漿硬化體3 d抗壓強(qiáng)度能達(dá)到20 MPa，是加入外加劑六偏磷酸鈉的傳統(tǒng)水化硅酸鎂水泥的5倍[16]。

在水化硅酸鎂體系中，Jin等[17]和Temuujin等[18]研究了不同鎂源對(duì)M-S-H體系水化過(guò)程的影響，發(fā)現(xiàn)不同的鎂源活性不同，進(jìn)而影響M-S-H的反應(yīng)程度。高活性MgO可以加快M-S-H體系水化進(jìn)程，制備的MgO-SF凈漿和砂漿流動(dòng)性相對(duì)較差，但初凝和終凝時(shí)間縮短，強(qiáng)度相對(duì)較高[19]。在磷酸鎂反應(yīng)體系中，由于水化反應(yīng)極為劇烈，制備磷酸鎂采用的MgO一般是由菱鎂礦(主要成分MgCO3)經(jīng)1 400 ℃以上高溫煅燒后研磨制成的死燒活性極低的MgO[20]，以此達(dá)到延緩反應(yīng)速度的目的。新型水化硅酸鎂水泥是一種復(fù)合了水化硅酸鎂體系(MgO-SiO2-H2O)以及磷酸鎂體系(MgO-K2HPO4-H2O)的復(fù)合反應(yīng)體系，適宜制備該水泥體系的鎂源活性大小尚不清楚，而且MgO活性也對(duì)制備的該水泥材料的凝結(jié)硬化速度、流動(dòng)性、硬化體力學(xué)性能有著顯著的影響。本文通過(guò)對(duì)以往用于制備傳統(tǒng)水化硅酸鎂水泥的含高活性MgO組分的輕燒氧化鎂粉進(jìn)行不同溫度下二次煅燒，制得含不同活性MgO組分的氧化鎂粉，系統(tǒng)研究不同活性MgO對(duì)制備的新型水化硅酸鎂水泥性能影響，并分析其微觀產(chǎn)物組成與形態(tài)，為制備新型水化硅酸鎂水泥的原材料的鎂源的優(yōu)選提供理論解釋。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 試劑與材料

氧化鎂，化學(xué)式為MgO，輕燒，由菱鎂礦經(jīng)過(guò)煅燒(600～750 ℃)后磨粉得到，生產(chǎn)公司為山東永瑞鹽化有限公司，平均粒徑為14.65 μm，表觀密度為3 580 kg/m3，堆積密度為1 220 kg/m3，化學(xué)組成見(jiàn)表1。

表1 氧化鎂粉的化學(xué)成分Table 1 Chemical composition of magnesia powder

硅灰(silica fume,SF)產(chǎn)自西寧鐵合金廠(chǎng)，SiO2含量≥ 97%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，平均粒徑為0.162 μm，表觀密度為2 285 kg/m3，具體化學(xué)成分見(jiàn)表2。

表2 硅灰的化學(xué)成分Table 2 Chemical composition of silica fume

磷酸氫二鉀，化學(xué)式：K2HPO4·3H2O，縮寫(xiě)為P，分析純，K2HPO4·3H2O含量≥99%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，由西隴化工股份有限公司提供。

1.2 試樣制備

試驗(yàn)中先將磷酸氫二鉀提前完全溶于水，磷酸氫二鉀摻量固定為5%(磷酸氫二鉀摻量表示為磷酸氫二鉀與膠凝材料(磷酸氫二鉀、氧化鎂和硅灰)的質(zhì)量比)，水膠比固定為0.4(水膠比表示用水量(應(yīng)扣除磷酸氫二鉀中的三個(gè)結(jié)晶水)與膠凝材料(磷酸氫二鉀、氧化鎂和硅灰)的質(zhì)量比)，再將五組不同活性MgO和SF粉料按照質(zhì)量比4 ∶6混合均勻后把磷酸氫二鉀溶液加入混合粉料中，通過(guò)充分?jǐn)嚢杓纯芍频眯滦退杷徭V水泥凈漿。

1.3 分析和測(cè)試

為了考察不同活性MgO對(duì)制備的MSPHC凈漿性能的影響，本文對(duì)購(gòu)買(mǎi)的由菱鎂礦直接煅燒得到的輕燒氧化鎂粉放入高溫爐中進(jìn)行二次煅燒，按照不同溫度下恒溫煅燒1.5 h，得到五組不同活性的MgO，編號(hào)M-0為未經(jīng)二次煅燒的輕燒氧化鎂粉，其他具體二次恒溫煅燒溫度以及對(duì)應(yīng)的氧化鎂粉編號(hào)如表3所示，采用表編號(hào)中五組不同活性MgO制備MSPHC凈漿。MgO反應(yīng)活性的評(píng)價(jià)參照標(biāo)準(zhǔn)YBT 4019—2006《輕燒氧化鎂化學(xué)活性測(cè)定方法》，包括檸檬酸中和法測(cè)定MgO活性以及水合法測(cè)定MgO中活性MgO的含量。

表3 氧化鎂粉煅燒溫度與編號(hào)Table 3 Calcination temperature and number of magnesia powder

采用維卡儀測(cè)定MSPHC漿體的凝結(jié)時(shí)間，按照國(guó)標(biāo)GB/T 1346—2011《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》進(jìn)行；本試驗(yàn)中新型水化酸鎂水泥凈漿流動(dòng)度的測(cè)定參照GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行；按照GB/T 17671—2021《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》測(cè)試其凈漿硬化體抗壓強(qiáng)度。采用5.0水灰比，取MSPHC水化體系的上層溶液作為反應(yīng)溶液[7]，用上海今邁儀器儀表有限公司生產(chǎn)的PHS-3C型pH計(jì)測(cè)試反應(yīng)溶液pH值。

微觀試樣的制備：將到達(dá)規(guī)定齡期的試件敲碎成直徑1～3 cm小顆粒狀，采用異丙醇終止其水化反應(yīng)，并在3 d后更換一次異丙醇，測(cè)試前將試樣用真空干燥箱40 ℃下烘干至恒重。采用X/Pert Pro MPD 型X射線(xiàn)粉末衍射儀對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)過(guò)程中的掃描步長(zhǎng)設(shè)置為0.02°，掃描速度為0.01 (°)/s，2θ測(cè)量范圍4°～90°，測(cè)試前需將微觀試樣用瑪瑙磨具研磨成細(xì)粉篩過(guò)小于100目(0.147 mm)的篩子，隨后進(jìn)行測(cè)試。TG-DTG分析即通過(guò)改變樣品所處環(huán)境的溫度，來(lái)分析其物理化學(xué)性質(zhì)的改變，主要用來(lái)確定 MSPHC中水化產(chǎn)物的種類(lèi)及進(jìn)行半定量的計(jì)算測(cè)，測(cè)試前需將微觀試樣用瑪瑙磨具研磨成細(xì)粉篩過(guò)小于100目篩，隨后進(jìn)行測(cè)試。本試驗(yàn)使用的TG-DSC同步熱分析儀，儀器產(chǎn)地德國(guó)，型號(hào)為STA449F3。試驗(yàn)過(guò)程中將溫度升至1 000 ℃，升溫速度為10 ℃/min，試驗(yàn)氣體氛圍為氬氣。使用鎢燈絲掃描電子顯微鏡(SEM,FEI,Quanta 250)對(duì)MSPHC體系的水化產(chǎn)物微觀形貌及元素組成進(jìn)行分析，測(cè)試前在微觀試樣中挑選出表面平整的薄片，在對(duì)樣品進(jìn)行真空下噴金處理后進(jìn)行觀察。

2 結(jié)果與討論

2.1 活性MgO的活性分析

MgO的活性是指其參與化學(xué)或物理化學(xué)過(guò)程的能力，是MgO的一種本能屬性，而活性的差異主要來(lái)源于MgO雛晶的大小及結(jié)構(gòu)不完整等因素[21]。為了表征煅燒前后的氧化鎂粉的活性，本文對(duì)5組二次煅燒溫度不同的氧化鎂粉進(jìn)行XRD測(cè)試，XRD譜如圖1所示。由圖1可見(jiàn)，從M-0組至M-4組，MgO衍射峰強(qiáng)度增大，衍射峰逐漸尖銳且高度增大，這表明原料輕燒氧化鎂粉中的MgO組分經(jīng)過(guò)煅燒后結(jié)晶程度會(huì)提高，并且MgO晶體結(jié)晶程度會(huì)隨著煅燒溫度的增加而提高，晶體結(jié)構(gòu)會(huì)更完善。因此，輕燒氧化鎂粉中的MgO組分經(jīng)過(guò)高溫煅燒后活性會(huì)下降。未經(jīng)過(guò)二次煅燒的M-0組氧化鎂粉XRD譜中在2θ=32.6°有MgCO3衍射峰存在，而經(jīng)過(guò)600 ℃二次煅燒后的M-1組氧化鎂粉XRD譜中便沒(méi)有MgCO3衍射峰，這表明原料輕燒氧化鎂粉中的MgCO3成分在600 ℃的高溫下便會(huì)分解成MgO而消失。

圖1 氧化鎂粉的XRD譜Fig.1 XRD patterns of magnesia powder

五組氧化鎂粉中MgO活性通過(guò)檸檬酸中和法測(cè)定變色時(shí)間以及水合法測(cè)定活性MgO的含量表征，結(jié)果如表4所示。表中變色時(shí)間越短，表示MgO水化消耗檸檬酸的時(shí)間越短，活性越高。由表可知，未二次煅燒的輕燒氧化鎂粉中的MgO活性最高且活性MgO含量最多，變色時(shí)間越短；隨著煅燒溫度的提升，輕燒氧化鎂粉中的MgO逐漸失活，活性MgO含量也隨之下降，變色時(shí)間也隨之延長(zhǎng)。

表4 氧化鎂粉活性表征Table 4 Activity characterization of magnesia powder

2.2 不同活性MgO制備的MSPHC凝結(jié)時(shí)間、流動(dòng)性、抗壓強(qiáng)度和pH值

不同活性MgO制備的MSPHC凝結(jié)時(shí)間、流動(dòng)性、抗壓強(qiáng)度和pH值分別如圖2～圖5所示。由圖2可見(jiàn)，活性最大的M-0組MgO制備的MSPHC凈漿初凝與終凝時(shí)間均最短，初凝時(shí)間為135 min，終凝時(shí)間為175 min。M-1至M-4組的MgO均經(jīng)過(guò)二次恒溫煅燒，隨著煅燒溫度升高，MgO活性逐漸下降，制備的MSPHC凈漿初凝與終凝時(shí)間也逐漸分別延長(zhǎng)至198 min與245 min。未二次煅燒的輕燒氧化鎂粉中MgO晶粒尺寸小，晶體結(jié)構(gòu)缺陷大，活性較大，更易溶解與水快速反應(yīng)。對(duì)輕燒氧化鎂粉進(jìn)行二次恒溫煅燒，隨著恒溫煅燒溫度的升高，MgO晶粒尺寸變大，晶格畸變降低，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)育更完善，活性降低導(dǎo)致更難發(fā)生水解反應(yīng)[22-23]，因此二次恒溫煅燒溫度越高的MgO制備的MSPHC凈漿凝結(jié)硬化速度變慢，凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。

圖2 不同活性MgO制備的MSPHC凈漿凝結(jié)時(shí)間Fig.2 Setting time of MSPHC purified slurry prepared with different active MgO

由圖3可見(jiàn)，各組不同活性MgO制備的MSPHC凈漿的流動(dòng)度都能滿(mǎn)足施工需求?；钚宰畲蟮腗-0組MgO制備的MSPHC凈漿流動(dòng)度最小，為135 mm；活性最低的M-4組MgO制備的MSPHC凈漿的流動(dòng)度最大，達(dá)到155 mm。高活性MgO與水反應(yīng)迅速，而低活性MgO與水反應(yīng)慢，因此高活性MgO消耗體系中的自由水的速度更快，體系中自由水含量較快降低是高活性MgO比低活性MgO制備的MSPHC凈漿流動(dòng)度小的主要原因。

圖3 不同活性MgO制備的MSPHC凈漿流動(dòng)度Fig.3 Fluidity of MSPHC purified slurry prepared with different active MgO

由圖4可見(jiàn)，不同活性MgO制備的MSPHC抗壓強(qiáng)度均隨齡期的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。3 d齡期時(shí)，MSPHC凈漿抗壓強(qiáng)度隨著制備的MgO的活性降低而降低。MgO活性越高，MgO-SF試樣中MgO反應(yīng)越快，早期強(qiáng)度越高；活性越低，MgO-SF試樣中MgO反應(yīng)越慢，強(qiáng)度發(fā)展緩慢[7]。隨著齡期增長(zhǎng)至7 d以及28 d，MSPHC凈漿抗壓強(qiáng)度隨著制備的MgO的活性降低先增大后減小。檸檬酸中和法測(cè)定變色時(shí)間為225 s，以及水合法測(cè)定活性MgO的含量為56%的M-2組活性適中的MgO，相比其他組活性過(guò)高或過(guò)低的MgO，制備的MSPHC凈漿在28 d齡期時(shí)具有最高的抗壓強(qiáng)度，達(dá)到55 MPa。研究表明，較高溫度煅燒的MgO制備的混合物最高抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)時(shí)間會(huì)更晚[17]，這是因?yàn)楦呋钚訫gO水化速率大(加水1 d水化程度即可達(dá)70%)，相同養(yǎng)護(hù)時(shí)間形成的Mg(OH)2比低活性MgO形成的Mg(OH)2晶體結(jié)晶程度更高，后期溶解速率更小，因此在后期降低了高活性MgO制備的混合物M-S-H的形成速率[24]，這可以解釋高活性MgO制備的MSPHC抗壓強(qiáng)度在后期強(qiáng)度發(fā)展緩慢，而低活性MgO制備的MSPHC抗壓強(qiáng)度在后期還有較大增長(zhǎng)。

圖4 不同活性MgO制備的MSPHC凈漿抗壓強(qiáng)度Fig.4 Compressive strength of MSPHC purified slurry prepared with different active MgO

圖5(a)為不同活性MgO下的MSPHC反應(yīng)溶液pH值在24 h內(nèi)變化情況。由圖可見(jiàn)，各組反應(yīng)溶液初始pH值均為9.26，這是因?yàn)槌跏挤磻?yīng)中K2HPO4以溶液的形式摻入到反應(yīng)體系中，K2HPO4水解大于電離產(chǎn)生OH-，反應(yīng)溶液呈弱堿性[25]?；钚栽礁叩腗gO制備的MSPHC凈漿反應(yīng)液pH值越高，且上升速度越快，在水化反應(yīng)1 h內(nèi)pH值便會(huì)迅速上升。水化早期凈漿pH值的上升是MgO水化引起的，MgO活性越高，越易水解生成Mg(OH)2并向反應(yīng)溶液中釋放OH-。圖5(b)為不同活性MgO下的MSPHC反應(yīng)溶液pH值在1 d至28 d的變化情況。由圖可見(jiàn)，各組反應(yīng)溶液pH值在1 d至28 d內(nèi)隨時(shí)間增長(zhǎng)呈下降的趨勢(shì)，而反應(yīng)液始終為弱堿性，28 d后反應(yīng)溶液pH值維持在10.3～10.5。高活性MgO制備的MSPHC凈漿反應(yīng)液pH值在1 d至7 d內(nèi)便會(huì)迅速下降。反應(yīng)溶液pH值降低是在堿性溶液中，SF中無(wú)定型SiO2的持續(xù)解離消耗OH-導(dǎo)致的。高活性MgO制備的MSPHC反應(yīng)溶液pH值變化速率大，MgO水化的速率大，SF溶解并形成的M-S-H凝膠的速率也大，整個(gè)水化速率加大，因此在宏觀性能上表現(xiàn)為高活性MgO制備的MSPHC凈漿凝結(jié)硬化速度快，硬化體早期強(qiáng)度更高。

2.3 不同活性MgO制備的MSPHC水化反應(yīng)產(chǎn)物及微觀形態(tài)

圖6為不同活性MgO下的MSPHC硬化體28 d的XRD譜。由圖可知，28 d齡期的MSPHC主要水化產(chǎn)物為M-S-H凝膠、Mg(OH)2以及MKP(MgKPO4·6H2O，K-struvite，一般可在磷酸鎂水泥的水化產(chǎn)物中檢測(cè)出)。未經(jīng)過(guò)二次煅燒的M-0組MgO制備的MSPHC硬化體28 d仍可檢測(cè)出較強(qiáng)的MgCO3衍射峰的存在，而經(jīng)過(guò)二次恒溫煅燒800 ℃的M-2組以及1 200 ℃的M-4組MgO制備的MSPHC硬化體未發(fā)現(xiàn)MgCO3衍射峰，說(shuō)明未煅燒的MgO中含有MgCO3，而MgCO3不易參與MSPHC體系反應(yīng)。M-S-H凝膠具有三個(gè)漫衍射峰，分別位于18°～23°、32°～38°和58°～62°[7]，圖中三個(gè)漫衍射峰中的衍射角度范圍與文獻(xiàn)[7]中結(jié)論極為吻合，可證明MSPHC水化反應(yīng)生成了M-S-H凝膠，另外在M-S-H凝膠漫衍射峰中夾雜了許多小峰，XRD分析這些峰對(duì)應(yīng)為鎂磷硅酸鹽物質(zhì)。圖中還可檢測(cè)到衍射角位于21°、30°、33°附近有特征峰存在，為水化產(chǎn)物帶有六個(gè)結(jié)晶水的磷酸鉀鎂晶體MKP的特征峰[25]，但峰值強(qiáng)度較低?；钚宰罡叩腗-0組與活性最低的M-4組MgO制備的MSPHC硬化體28 d的水化產(chǎn)物MKP在2θ為21°附近峰值明顯，而活性適中的M-2組MgO制備的MSPHC中不易觀測(cè)出MKP的特征峰，一方面是因?yàn)樗a(chǎn)物MKP含量較少,可能被M-2組生成的M-S-H凝膠包裹住，水化產(chǎn)物間膠結(jié)致密，不易被檢測(cè)出，另一方面是硅灰中的高活性SiO2容易與鎂磷酸鹽水化產(chǎn)物發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)生成不定性的水化產(chǎn)物，該產(chǎn)物有著與MKP相同甚至更高的膠凝作用[25-26]，從而提高M(jìn)SPHC硬化體力學(xué)性能。

圖6 不同活性MgO下的MSPHC硬化體28 d的XRD譜Fig.6 XRD patterns of MSPHC sclerotium under different MgO reactivity at 28 d

圖7為不同活性MgO下的MSPHC硬化體28 d的TG-DTG曲線(xiàn)。根據(jù)水化硅酸鎂水泥已有的水化產(chǎn)物熱分解特征研究成果表明，其熱分解過(guò)程可分為以下三個(gè)階段[27-28]:第一階段為50～200 ℃時(shí)，該階段失重的原因是反應(yīng)產(chǎn)物中的自由水和結(jié)合水的失去，其中主要產(chǎn)物M-S-H凝膠物理吸附的孔隙水(PAW)在100 ℃左右失去[29]；第二階段為200～500 ℃，該階段失重的原因是Mg(OH)2分解生成MgO和H2O；第三階段為大于500 ℃，該階段失重的原因是M-S-H凝膠中的化學(xué)結(jié)構(gòu)水(CBW)(也就是凝膠中的Mg—OH和Si—OH)脫去[29]。M-2組的第一階段PAW熱失重量及失重速率顯著大于另兩組，說(shuō)明活性適中的MgO制備的MSPHC在28 d齡期能夠生成最多的M-S-H凝膠。同樣，M-2組在第二階段Mg(OH)2熱失重較另兩組明顯，說(shuō)明M-2組在28 d齡期的水化產(chǎn)物中有相對(duì)較多的Mg(OH)2生成。溫度在450～600 ℃，M-0組有明顯的由MgCO3受熱分解導(dǎo)致的失重谷，這說(shuō)明原材料中MgCO3成分不易參與MSPHC體系中的反應(yīng)而被消耗掉。M-S-H凝膠結(jié)構(gòu)脫水(CBW)在500～1 000 ℃脫水不明顯，DTG曲線(xiàn)上未發(fā)現(xiàn)明顯的失重谷，這可能是因?yàn)槠湓?00～700 ℃就會(huì)脫去[29]，在溫度低于500 ℃就大量分解。由TG曲線(xiàn)可知，M-2組各水化產(chǎn)物的失重率均最大，這說(shuō)明原材料中MgO成分經(jīng)過(guò)800 ℃左右二次煅燒后便制成活性適中的MgO，用活性適中的MgO來(lái)制備MSPHC，反應(yīng)體系中的各組分能在28 d齡期內(nèi)充分反應(yīng)，生成更多M-S-H凝膠水化產(chǎn)物，提高硬化體膠結(jié)強(qiáng)度。

圖7 不同活性MgO下的MSPHC硬化體28 d的TG-DTG曲線(xiàn)Fig.7 TG-DTG curves of MSPHC sclerotium under different MgO reactivity at 28 d

圖8為不同活性MgO下的MSPHC漿體微觀形貌。M-0、M-2與M-4三組漿體中的SF顆粒表面均發(fā)生了解離，形成了一層凝膠類(lèi)的包裹外層。在放大5 000倍的SEM照片中，M-2組漿體相較于另兩組，SF顆粒解離程度更高，SF顆粒表面覆蓋的凝膠類(lèi)包裹層越明顯。M-0與M-4兩組漿體由于SF顆粒解離程度不高，凝膠類(lèi)包裹層的黏接強(qiáng)度較低，造成大量的SF顆粒裸露在表面，因而在放大1 000倍的SEM照片中的未反應(yīng)完全的區(qū)域面積明顯比M-2組大，漿體基面缺陷較多。M-2組是由活性適中的MgO制備的MSPHC漿體，SF顆粒與漿體之間的孔隙較少，漿體基面較完整，缺陷程度低，體系中各組分反應(yīng)充分，因此M-2組在宏觀力學(xué)性能上的抗壓強(qiáng)度比活性過(guò)高或活性過(guò)低的MgO制備的MSPHC硬化漿體要高。

圖8 不同活性MgO下MSPHC漿體SEM照片F(xiàn)ig.8 SEM images of MSPHC pastes under different MgO reactivity

3 結(jié) 論

(1)未二次煅燒的原料輕燒氧化鎂粉中MgO活性最高,且活性MgO含量最多，隨著煅燒溫度的提升，MgO晶體結(jié)構(gòu)變完整，MgO衍射峰強(qiáng)度增強(qiáng)，MgO逐漸失活，活性MgO含量也隨之下降。二次煅燒溫度超過(guò)600 ℃，輕燒氧化鎂粉中的MgCO3成分便會(huì)分解成MgO而消失。

(2)活性越高的MgO制備的MSPHC凈漿初凝和終凝時(shí)間越短，流動(dòng)性相對(duì)變差，硬化體早期3 d齡期抗壓強(qiáng)度越高?；钚韵鄬?duì)適中的MgO制備的MSPHC硬化體28 d齡期抗壓強(qiáng)度最高。

(3)MSPHC膠凝體系的水化反應(yīng)產(chǎn)物包括M-S-H凝膠、Mg(OH)2、MgKPO4·6H2O(MKP)，其中M-S-H凝膠為最主要的水化產(chǎn)物。原料輕燒氧化鎂內(nèi)含有的MgCO3成分不參與水化體系反應(yīng)。活性相對(duì)適中的MgO制備的MSPHC在28 d齡期的水化產(chǎn)物M-S-H凝膠生成量最多，SF顆粒解離程度高與漿體黏接相對(duì)致密，硬化漿體基面完整度高，因而硬化體抗壓強(qiáng)度高。