矿渣基草酸钙水泥性能及其反应机理OA

为实现含钛高炉矿渣(TBBFS)的高值资源化利用,基于TBBFS的高钙特性,以TBBFS为钙源、草酸(OA)为酸激发剂、硼砂(BX)为缓凝剂,通过常温酸碱反应制备了矿渣基草酸钙水泥(COC),系统考察了TBBFS与OA质量比[m(TBBFS)/m(OA)]及缓凝剂掺量对材料力学性能与水化过程的影响。结果表明,当m(TBBFS)/m(OA)=6∶1,缓凝剂掺量0.5%(w)时,所制备的草酸钙水泥初凝时间为11.32 min,28 d抗压强度可达27.05 MPa,兼具良好的施工性能与力学性能。主要水化产物为CaC_(2)O_(4)·2H_(2)O和无定形硅酸/二氧化硅凝胶,硬化机理体现为多步骤协同的物相构建过程。在该体系中,OA溶解后形成的酸性环境促使TBBFS中钙硅酸盐相溶解释放Ca^(2+)与SiO_(4)^(4-),分别与C_(2)O_(4)^(2-)及H⁺反应,先后生成凝胶相CaC_(2)O_(4)·2H_(2)O和具有增韧与填充作用的无定形硅酸/二氧化硅。同时,化学惰性的钛酸钙(CaTiO_(3))均匀分布于基体中,起到微集料增强作用。形成的“刚性骨架-柔性界面-惰性填充”的多级复合结构,通过各物相在微观尺度上的有序形成与协同作用,实现了材料强度、韧性与耐久性的协同提升。