摘要
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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