【摘 要】
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为探究铜渣粉在水泥砂浆中的水化特性及作用机理,并进一步探究Ca（OH）2激发剂对铜渣粉-水泥基胶凝材料性能的影响,本文通过凝结时间和流动度试验研究了铜渣粉掺量及Ca（OH）2激发剂对水泥基材料基本性能的影响,通过强度试验、碳化试验、硫酸盐侵蚀试验研究了Ca（OH）2对铜渣粉-水泥基胶凝材料力学性能、耐久性能的影响,并通过SEM和XRD表征了铜渣粉-水泥基胶凝材料的微观性能,较为系统地研究了Ca（O
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（51668021）“废弃铜矿渣在复合胶凝材料水化硬化过程中的作用机理和长期性能 ”； 江西省自然科学基金项目（20202BABL204063）“铜渣的活化工艺和机理及对复合胶凝材料性能的影响”；
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为探究铜渣粉在水泥砂浆中的水化特性及作用机理,并进一步探究Ca（OH）2激发剂对铜渣粉-水泥基胶凝材料性能的影响,本文通过凝结时间和流动度试验研究了铜渣粉掺量及Ca（OH）2激发剂对水泥基材料基本性能的影响,通过强度试验、碳化试验、硫酸盐侵蚀试验研究了Ca（OH）2对铜渣粉-水泥基胶凝材料力学性能、耐久性能的影响,并通过SEM和XRD表征了铜渣粉-水泥基胶凝材料的微观性能,较为系统地研究了Ca（OH）2对铜渣粉水泥体系的激发效果及机理。基本性能研究表明:随着铜渣粉掺量增加,复合水泥凝结时间随之延长。铜渣粉掺量≥30%时,初凝时间最长可延长168min,终凝时间最长可延长174min。而铜渣粉-水泥基胶凝材料的凝结时间随Ca（OH）2掺量的增加而减小。随着铜渣粉掺量的增加,静置0、1.0、2.0h的流动度均呈现先减后增再减的趋势,但变化幅度不一致。30%掺量铜渣粉可显著改善水泥砂浆的初始流动度,而Ca（OH）2不能明显改善铜渣粉-水泥基胶凝材料的流动性。力学性能及微观性能研究表明:（1）纯水泥砂浆试件的水化程度随着龄期的增长而增长;掺有30%铜渣粉的各试件的水化程度随着龄期的增长而增长,但在180d时抗压强度出现倒缩;且铜渣粉在28d以前水化活性较低,90d时活性最高。（2）Ca（OH）2有利于铜渣粉-水泥基胶凝材料强度的发展,且最佳掺量为2%。（3）与纯水泥砂浆相比,掺有30%铜渣粉的试件中,水化产物Ca（OH）2及C2S的特征主峰强度明显减小;铜渣粉-水泥基胶凝材料的水化产物中除了Ca（OH）2、硅酸二钙（C2S）、钙矾石（AFt）及碳酸钙（CaCO3）外,还检测出二氧化硅（SiO2）等产物。（4）随着龄期及Ca（OH）2掺量增长,铜渣粉-水泥基胶凝材料中反应物C2S和SiO2特征峰强度减弱,水化产物AFt特征峰强度增长。抗碳化性能及微观性能研究表明:（1）铜渣粉的掺入有利于提高复合水泥砂浆的抗碳化能力。（2）Ca（OH）2激发剂对铜渣粉-水泥基胶凝材料的抗碳化能力起到了促进作用,且Ca（OH）2最佳掺量为1.0%。（3）与未碳化相比,铜渣粉-水泥基胶凝材料碳化后的水化产物中除了Ca（OH）2、钙矾石（AFt）、碳酸钙（CaCO3）、二氧化硅（SiO2）及三氧化二铝（Al2O3）外,还检测出水化碳铝（铁）酸钙等产物;随着碳化龄期及Ca（OH）2掺量增长,水化产物中Ca（OH）2、SiO2及Al2O3特征峰强度减弱,而CaCO3、AFt及水化碳铝（铁）酸钙的特征峰强度增加。抗硫酸盐侵蚀性能及微观性能研究表明:（1）铜渣粉的掺入有利于提高复合水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀能力,且掺加1.0%Ca（OH）2有利于铜渣粉-水泥基胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能的发展。（2）硫酸盐侵蚀30d前,各试件质量随着龄期增长而增长,而侵蚀30d后则随龄期增长而减少,Ca（OH）2对铜渣粉-水泥基胶凝材料的表观变化没有显著影响。（3）与硫酸盐侵蚀0d相比,铜渣粉-水泥基胶凝材料腐蚀后的水化产物中除了Ca（OH）2、钙矾石（AFt）、碳酸钙（CaCO3）、二氧化硅（SiO2）及三氧化二铝（Al2O3）外,还检测出石膏（CaSO4·2H2O）等产物;随着腐蚀龄期及Ca（OH）2掺量增长,水化产物中Ca（OH）2、SiO2及Al2O3特征峰强度减弱,而AFt与CaSO4·2H2O的特征峰强增加。（4）清水养护90d时,与硫酸盐侵蚀90d相比,水化产物中主要缺少石膏（CaSO4·2H2O）,且Ca（OH）2的特征主峰强度明显提高,钙矾石（AFt）的特征主峰强度降低。
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