涂 博 紀(jì)憲坤 王海龍 劉 勇 從金瑤 鄭樹剛

(1.武漢三源特種建材有限責(zé)任公司,湖北 武漢 430080;2.中科礦聯(lián)科技發(fā)展有限公司,北京 100089;3.冶金礦山尾砂固化工程技術(shù)研究中心,北京 100020)

礦用堿激發(fā)膠凝材料是指以高爐礦渣、轉(zhuǎn)爐鋼渣、磷渣、粉煤灰等含有鋁硅酸鹽礦物組分的工業(yè)副產(chǎn)品為主要原料,輔以水泥熟料、Ca(OH)2、工業(yè)石膏等激發(fā)劑而形成的一類被用于礦山充填的膠凝材料的總稱。由于礦用堿激發(fā)材料摒棄了NaOH、Na2SiO3等價格偏高的激發(fā)劑材料,結(jié)合礦山周邊的地材,因地制宜地選用工業(yè)石膏等廉價材料作為激發(fā)劑,同時因其在尾礦充填中力學(xué)性能更優(yōu),部分國內(nèi)礦山充填站礦用堿激發(fā)膠凝材料已經(jīng)完全代替水泥,成為尾礦充填的新型膠凝材料[1]。目前,礦用堿激發(fā)材料的研究[1,2]多數(shù)集中在激發(fā)劑種類選擇,膠材對于充填體力學(xué)性能的影響,以及水化產(chǎn)物種類分析上,對于礦用堿激發(fā)材料水化體系的機理還存在不同看法,無法指導(dǎo)礦用堿激發(fā)材料的研發(fā)和實際應(yīng)用。

本研究選用2種礦山已規(guī)模化應(yīng)用的堿激發(fā)膠凝材料堿Ⅰ(含硫酸鹽)和堿Ⅱ(不含硫酸鹽),比較了水泥和礦用堿激發(fā)膠凝材料在不同漿體狀態(tài)中力學(xué)性能,利用XRD 分析膠材凈漿和尾砂漿礦物種類的差異,結(jié)合SEM 進一步對水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)形態(tài)進行分析,通過EDS 面掃分析給出了幾種礦物存在的證據(jù)。根據(jù)微觀測試結(jié)果和分析,結(jié)合水化產(chǎn)物的種類和特性對礦用堿激發(fā)材料的研發(fā)生產(chǎn)進行指導(dǎo),更有針對性地開發(fā)高性價比的充填膠凝材料。

1 實 驗

1.1 原材料

(1)鐵尾砂。鐵尾砂取自馬鋼羅河鐵礦充填站,化學(xué)成分如表1所示,羅河鐵尾砂中Ca、Si 均衡及S含量相對較高,存在少量的Al;鐵尾砂礦物成分如圖1所示,鐵尾砂中存在二水石膏和半水石膏相,脈石礦物以石英、鈣長石為主,殘留少量的磁鐵礦和黃鐵礦。

表1 原材料化學(xué)分析Table 1 Chemical analysis of raw materials

圖1 羅河鐵礦充填尾砂X 射線衍射分析結(jié)果Fig.1 X-ray diffraction analysis results of filling tailings in Luohe Iron Mine

鐵尾砂粒度分布如圖2所示,尾砂-200 目含量在80%以上,-400 目含量在70%左右,但是在85～440 μm 之間存在較粗顆粒,尾砂顆粒級配不連續(xù)。

圖2 羅河鐵礦尾砂粒度分布曲線Fig.2 Particle size distribution curves of tailings in Luohe Iron Mine

(2)PO 42.5 水泥。水泥取自武漢華新水泥廠,其化學(xué)成分如表1所示,比表面積372.5 m2/kg。礦物組分如圖3所示,水泥中以C2S、C3S、石膏、石灰石等為主要組分。

(3)堿激發(fā)膠凝材料。堿激發(fā)膠凝材料由羅河鐵礦提供2種不同的充填站在用樣品,分別為堿Ⅰ和堿Ⅱ,其中堿I各材料配比為礦渣粉∶水泥∶硬石膏∶電石渣=60 ∶25 ∶12 ∶3, 含硫酸鹽和堿性激發(fā)劑,堿Ⅱ中各材料配比為礦渣粉∶水泥∶電石渣=85 ∶10 ∶5,不含硫酸鹽?；瘜W(xué)成分如表1所示,礦物組分如圖3所示,堿Ⅰ中SO3含量較高,硬石膏較多;堿Ⅱ中以玻璃體為主,少量C2S 和羥鈣石。

圖3 不同膠凝材料X 射線衍射分析結(jié)果Fig.3 X-ray diffraction analysis results of different cementitious materials

1.2 力學(xué)性能試驗

按照《GB/T 1346-2011 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》測試3種膠材的凝結(jié)時間和標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量,以水泥標(biāo)稠用水量為基準(zhǔn),采用20 mm×20 mm×20 mm模具成型水泥、堿Ⅰ和堿Ⅱ凈漿試塊,測試3種膠材凈漿不同齡期的力學(xué)性能指標(biāo);按照《GB/T 17671—1999 水泥膠砂強度檢驗方法(ISO 法) 》成型3種膠材標(biāo)準(zhǔn)膠砂試塊,測試不同齡期的標(biāo)準(zhǔn)膠砂試塊強度;尾砂按照1 ∶8 和1 ∶10 灰砂比、68%充填質(zhì)量濃度成型,脫模后在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下養(yǎng)護,測試3、7、28 d 力學(xué)性能。

1.3 微觀性能分析

用X Pert Pro MPD 衍射儀分析3種膠凝材料粉料,凈漿28 d 試塊,尾砂28 d 試塊,掃描范圍5～85°。凈漿和尾砂試塊養(yǎng)護至規(guī)定齡期,破碎后用無水乙醇浸泡24 h 終止水化,采用真空干燥箱烘干。

將凈漿和尾砂試塊養(yǎng)護至28 d,制樣后用無水乙醇浸泡24 h 終止水化,采用真空干燥箱烘干后進行SEM 和EDS 面掃分析,掃描電鏡采用Zeiss Merlin Compact,同時對元素Ca、Si、O、S、Al 進行面掃。

2 結(jié)果與討論

2.1 凝結(jié)時間

在水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量條件下,分別測試3種膠凝材料凝結(jié)時間,結(jié)果如表2所示。

表2 不同膠凝材料凝結(jié)時間Table 2 Setting time of different cementitious materials

同等用水量條件下堿Ⅰ和水泥的凝結(jié)時間相近,堿 Ⅱ的凝結(jié)時間相對較長,隨礦粉用量增加,凝結(jié)時間延長;礦山充填對于膠凝材料的凝結(jié)時間要求相對較低,以上2種堿激發(fā)材料和水泥之間的凝結(jié)時間差值基本可以忽略。

2.2 力學(xué)性能

不同齡期凈漿試塊抗壓強度,PO 42.5 水泥遠(yuǎn)大于堿Ⅰ和堿Ⅱ;早期抗壓強度,堿Ⅱ3 d 29.6 MPa 略高于堿Ⅰ 21.1 MPa,28 d 抗壓強度,堿Ⅰ 40.7 MPa超過堿Ⅱ 38.0 MPa;隨齡期增長,堿Ⅱ凈漿試塊抗壓強度增長不明顯,如圖4所示。

圖4 不同膠凝材料凈漿抗壓強度Fig.4 Compressive strength of different cementitious materials paste

如圖5所示,標(biāo)準(zhǔn)膠砂試塊中, PO 42.5 水泥試塊早期(3 d)抗折強度5.30 MPa 優(yōu)勢明顯,遠(yuǎn)大于堿Ⅰ 1.80 MPa 和堿 Ⅱ 2.75 MPa,到28 d 時堿Ⅱ的抗折強度7.75 MPa 增長較快,略低于水泥8.75 MPa。如圖6所示,水泥標(biāo)準(zhǔn)膠砂抗壓強度42.1 MPa 幾乎是堿Ⅰ 16.5 MPa 和堿Ⅱ 24.6 MPa 的2 倍,缺少硫酸鹽的堿Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)膠砂的抗壓強度要高于堿Ⅰ。

圖5 不同膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)膠砂抗折強度Fig.5 Flexural strength of standard mortar with different cementitious materials

圖6 不同膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)膠砂抗壓強度Fig.6 Compressive strength of standard mortar with different cementitious materials

如圖7、圖8所示,3種膠凝材料不同齡期尾砂試塊,膠材用量越多,力學(xué)性能越優(yōu)。1 ∶8 灰砂比抗壓和抗折強度均高于1 ∶10 灰砂比;隨齡期增長,水泥尾砂試塊的28 d 抗壓強度略有增長,抗折強度增長不明顯,不足0.5 MPa;充填尾砂試塊中,堿Ⅰ抗壓強度1.80 MPa 和堿Ⅱ 2.75 MPa 強度是水泥尾砂的數(shù)倍,尤其在膠材低摻量的條件下更為明顯。

圖7 不同膠凝材料尾砂試塊抗壓強度Fig.7 Compressive strength of tailing test blocks with different cementitious materials

圖8 不同膠凝材料尾砂試塊抗折強度Fig.8 Flexural strength of tailing test blocks with different cementitious materials

3種不同的膠凝材料在凈漿、標(biāo)準(zhǔn)膠砂和尾砂中呈現(xiàn)出的力學(xué)性能變化存在較大差異,水泥在凈漿和標(biāo)準(zhǔn)砂漿中力學(xué)性能較優(yōu),而堿激發(fā)膠凝材料在尾砂中力學(xué)性能遠(yuǎn)超過水泥。

2.3 微觀分析

為進一步探究水泥和礦用堿激發(fā)膠凝材料的宏觀性能在不同成型狀態(tài)下出現(xiàn)差異化原因,有效指導(dǎo)堿激發(fā)膠凝材料的研發(fā),對3種膠材的凈漿和尾砂試塊的礦物成分進行測試,結(jié)合掃描電鏡和能譜等手段觀察其微觀形貌特征和結(jié)構(gòu)。

2.3.1 凈漿水化產(chǎn)物

水泥、堿Ⅰ和堿Ⅱ凈漿28 d 試塊X 射線衍射分析結(jié)果如圖9所示。

圖9 不同膠凝材料凈漿X 射線衍射結(jié)果Fig.9 X-ray diffraction results of different cementitious materials paste

堿Ⅰ凈漿水化產(chǎn)物中主要礦物組分有AFt、CaSO4·2H2O、CaSO4,堿Ⅰ中的部分CaSO4水化成CaSO4·2H2O,同時還存在少量未水化完全的CaSO4。堿Ⅱ凈漿水化產(chǎn)物主要為AFt,Ca(OH)2、(K、Na)AlSiO4,其水化產(chǎn)物中出現(xiàn)新的鋁硅酸鹽礦物。水泥凈漿水化產(chǎn)物中有大量Ca(OH)2產(chǎn)生,同時存在未水化完全的C2S,少量的CaCO3、C3AH6等礦物。

圖10 中水泥凈漿的掃描電鏡顯示,凈漿中有大量的六方片狀的礦物,結(jié)合圖11 中的能譜測試結(jié)果,主要元素為Ca、O 不含Si、S。因而該六方片狀礦物為Ca(OH)2,周邊為C—S—H 凝膠,Ca(OH)2緊密嵌布在凝膠中,少見空隙和AFt,宏觀上呈現(xiàn)出較強的力學(xué)性能。

圖10 水泥凈漿28 d 水化產(chǎn)物SEMFig.10 SEM photos of 28 d hydration products of cement paste

圖11 水泥凈漿28 d 試塊EDSFig.11 Energy spectrum surface scanning photos of cement paste 28 d test block

圖12 中堿Ⅰ凈漿28 d 的水化產(chǎn)物出現(xiàn)大量短針狀結(jié)構(gòu)礦物[3],且有薄膜狀物質(zhì)在短針狀結(jié)構(gòu)之間搭接,造成這種結(jié)構(gòu)的主要原因是礦渣中的—O—Si—O—和—O—Al—O—受OH-激發(fā)[4],同時由于環(huán)境中存在游離的離子,水化過程中產(chǎn)生大量AFt,在AFt 之間有膜狀C—S—H 凝膠搭接,這種搭接結(jié)構(gòu)中存在大量孔隙,這是造成堿Ⅰ凈漿強度較弱的主要原因。圖13 中元素面掃分析結(jié)果,以Ca(49.37%)和O(33.96%)為主,少量S(4.8%)、Al(1.3%)、Si(3.27%),a 區(qū)域各元素亮度均較高,推測為AFt 和C—S—H 凝膠疊合區(qū),b 區(qū)域和c 區(qū)域Si和Al 亮度低,S、Ca、O 亮度高,該處應(yīng)為CaSO4·2H2O,d 區(qū)域短針狀礦物可能為少量的AFt 和較多的CaSO4·2H2O 組成。

圖12 堿Ⅰ凈漿28 d 水化產(chǎn)物SEMFig.12 SEM of 28 d hydration products of alkali Ⅰ paste

圖13 堿Ⅰ凈漿28 d 水化產(chǎn)物EDSFig.13 Energy spectrum surface scanning photos of 28 d hydration products of alkali Ⅰ paste

圖14 堿Ⅱ凈漿中的水化產(chǎn)物主要存在3種結(jié)構(gòu),第一種是密集礦物相連,附帶微小氣孔狀構(gòu)造;第二種是片狀搭接結(jié)構(gòu),片狀結(jié)構(gòu)鑲嵌、貼附在氣孔狀構(gòu)造上;第三種為海綿狀、絮狀結(jié)構(gòu)。弱部結(jié)構(gòu)較多,因而28 d 的力學(xué)性能堿Ⅱ和堿Ⅰ類似,遠(yuǎn)低于水泥。

圖14 堿Ⅱ凈漿28 d 水化產(chǎn)物SEMFig.14 SEM of 28 d hydration products of alkali Ⅱ paste

圖15 中的能譜測試結(jié)果顯示O 元素和片狀結(jié)構(gòu)緊密相關(guān),且存在大量Ca、Si,初步判斷為(K、Na)AlSiO4(霞石)和Ca(OH)2,霞石中的Na、K 可能被Ca 取代,常以厚板狀和致密塊狀集合體出現(xiàn);密集相連結(jié)構(gòu)含有少量Si 元素,結(jié)合XRD 測試結(jié)果,該密集結(jié)構(gòu)礦物為C—S—H[5]。霞石的存在表明,該水化體系中SiO2含量較低,同時Al 元素不足[6]。

圖15 堿Ⅱ凈漿28d 水化產(chǎn)物EDSFig.15 Energy spectrum surface scanning photo of 28 d hydration products of alkali Ⅱ paste

水泥和2種不同堿激發(fā)膠凝材料凈漿的微觀測試結(jié)果表明:① 礦用堿激發(fā)材料和水泥凈漿水化產(chǎn)物種類存在差異。水泥以C—S—H 凝膠和Ca(OH)2為主;堿Ⅰ以AFt、CaSO4·2H2O為主,含少量C—S—H 凝膠;堿Ⅱ凈漿中為C—H—S 凝膠、AFt、Ca(OH)2,(K、Na)AlSiO4。② 不同膠凝材料水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)構(gòu)造的差異。水泥水化產(chǎn)物是片狀Ca(OH)2緊密嵌布在C—S—H 凝膠中;堿Ⅰ是少量薄膜狀凝膠連接AFt 和CaSO4·2H2O;堿Ⅱ水化產(chǎn)物中板狀(K、Na)AlSiO4、Ca(OH)2緊貼在C—S—H 上,存在較多空隙。不同的水化產(chǎn)物和結(jié)構(gòu)構(gòu)造反映了水泥和礦用堿激發(fā)材料凈漿性能差異化的原因。

2.3.2 水泥尾砂水化產(chǎn)物

針對水泥以不同的載體水化后的水化產(chǎn)物進行分析,XRD 測試結(jié)果如圖16所示。水泥尾砂試塊水化產(chǎn)物中Ca(OH)2減少,出現(xiàn)較多的CaSO4·2H2O和CaSO4相,主要來源于尾砂當(dāng)中,同時有AFt 出現(xiàn),該體系中C3A/CaSO4·2H2O 值對鈣礬石的形成至關(guān)重要[7,8]。影響水泥水化的過程中產(chǎn)生的Ca(OH)2和尾砂中的產(chǎn)生了AFt,而水泥水化的另一大水化產(chǎn)物被尾砂中惰性成分分離,一方面AFt 數(shù)量不足,另一方面C—S—H 強度削弱,導(dǎo)致水泥尾砂試塊強度不足。

圖16 水泥凈漿和尾砂試塊28 d 水化產(chǎn)物X 射線衍射分析Fig.16 X-ray diffraction analysis of 28 d hydration products of cement paste and tailings test block

從圖17 中的掃描電鏡圖片來看,水泥尾砂水化產(chǎn)物中出現(xiàn)短柱狀礦物,周圍尾砂松散和短柱狀礦物搭接在一起,且有少量顏色較深的片狀礦物產(chǎn)生。

圖17 水泥尾砂試塊28 d 水化產(chǎn)物SEMFig.17 SEM photos of 28 d hydration products of cement tailings test block

結(jié)合圖18 中能譜結(jié)果分析,O 和Si 在整個區(qū)域下部富集明顯,S在偏上部和左下富集,而下部地區(qū)為短柱狀礦物空白區(qū),該部分可能以C—S—H 凝膠為主,結(jié)合前面XRD 分析,左邊和上部以AFt 或者石膏相為主,水泥尾砂水化產(chǎn)物以短柱狀的AFt為主,少量分布的片狀為被尾砂切割分散C—S—H 凝膠,石膏相來自尾砂當(dāng)中。

圖18 水泥尾砂試塊28 d 水化產(chǎn)物EDSFig.18 EDS of 28 d hydration products of cement tailings test block

2.3.3 堿Ⅰ尾砂水化產(chǎn)物

堿Ⅰ尾砂試塊28 d 水化產(chǎn)物中CaSO4·2H2O相峰值增強,有半晶相的C—S—H[9]峰值出現(xiàn),AFt峰值也出現(xiàn)了一定程度上的加強,與凈漿相比較出現(xiàn)了鋁硅酸鹽礦物霞石[10],同時還存在一定未溶解的硬石膏相,如圖19所示。

圖19 堿Ⅰ凈漿和尾砂試塊28 d 水化產(chǎn)物X 射線衍射分析Fig.19 X-ray diffraction analysis of 28 d hydration products of alkali Ⅰ paste and tailings test block

如圖20所示,堿Ⅰ尾砂試塊水化產(chǎn)物中礦物的結(jié)構(gòu)形態(tài)由凈漿中細(xì)小針狀、薄膜狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槎讨鶢?、片狀結(jié)構(gòu),同時部分區(qū)域出現(xiàn)層狀堆疊構(gòu)造,由于大量尾砂的存在,尾砂水化產(chǎn)物整體結(jié)構(gòu)不如凈漿結(jié)構(gòu)致密。

圖20 堿Ⅰ尾砂試塊28 d 水化產(chǎn)物SEM 照片F(xiàn)ig.20 SEM photos of 28 d hydration products of alkali Ⅰ tailings test block

如圖21所示,能譜面掃元素顯示a 區(qū)域含有O、Si、Al,不含Ca,可判定為水化鋁硅酸鹽礦物,結(jié)合XRD 分析結(jié)果,該礦物為霞石;b 區(qū)域無Si 和Al,為石膏相可能較大[11],其他分散的短柱狀為AFt 和CaSO4·2H2O。

圖21 堿Ⅰ尾砂試塊28 d 水化產(chǎn)物EDSFig.21 EDS of 28 d hydration products of alkali Ⅰ tailings test block

2.3.4 堿Ⅱ尾砂水化產(chǎn)物

礦渣微粉中的Si—O 和Al—O 在OH-作用下溶解,由于尾砂中石膏相的存在,堿Ⅱ尾砂水化產(chǎn)物中無Ca(OH)2,AFt 峰值較凈漿水化產(chǎn)物更強,尾砂水化產(chǎn)物中有C—S—H 半晶相礦物產(chǎn)生,出現(xiàn)新的沸石類礦物(鈣十字沸石),而霞石受熱液作用下易轉(zhuǎn)化為沸石,如圖22所示。

圖22 堿Ⅱ凈漿和尾砂試塊28 d 水化產(chǎn)物X 射線衍射分析Fig.22 X-ray diffraction analysis of 28 day hydration products of alkali Ⅱ paste and tailings test block

堿Ⅱ凈漿以多孔狀的C—H—S 凝膠結(jié)構(gòu)為主,圖23 中堿Ⅱ尾砂中為短柱狀和結(jié)晶良好的板狀晶體,礦物晶體更大,且相互搭接,但是仍然存在較大空隙。圖24 中能譜面掃定量分析結(jié)果中各元素的亮度顯示不明顯,根據(jù)元素含量分布主要為O(42.07%),Ca(14.94%);Si(7.78%)、Al(4.0%)、S(5.7%)元素相對均衡,結(jié)合XRD 分析結(jié)果和礦物結(jié)晶形態(tài),該點處短柱狀礦物晶體可能為AFt、CaSO4·2H2O 和少量凝膠。堿Ⅱ尾砂試塊力學(xué)性能略優(yōu)于堿Ⅰ,主要因為堿Ⅱ中礦渣粉量相對較多,同時尾砂中自有的石膏相能滿足AFt 生長條件,生成的AFt 數(shù)量較多,堿Ⅰ中部分硬石膏相未溶解,產(chǎn)生強度的主要礦物數(shù)量不及堿Ⅱ。

圖23 堿Ⅱ尾砂試塊28 d 水化產(chǎn)物SEM 圖片F(xiàn)ig.23 SEM photos of 28 d hydration products of alkali Ⅱ tailings test block

圖24 堿Ⅱ尾砂試塊28 d 水化產(chǎn)物EDSFig.24 EDS of 28 d hydration products of alkali Ⅱ tailings test block

水泥尾砂試塊強度較差,一方面是尾砂粒度較細(xì),比表面積較大,作為水泥強度來源的C—S—H 凝膠無法像包裹標(biāo)準(zhǔn)砂顆粒一樣去包裹尾砂,形成連續(xù)性整體結(jié)構(gòu),反而被尾砂惰性組分切割;另一方面,Ca(OH)2在形成的過程中又受到尾砂中石膏相的影響,轉(zhuǎn)變成AFt,而AFt 數(shù)量不足以支撐水泥尾砂試塊的強度,這是導(dǎo)致水泥在一般尾砂當(dāng)中力學(xué)性能較差的主要原因。礦用堿激發(fā)材料尾砂強度明顯高出水泥尾砂,堿Ⅰ加入尾砂后,AFt 晶體生長變大,同時產(chǎn)生了半晶相的C—S—H 凝膠、霞石以及硬石膏水化產(chǎn)生的CaSO4·2H2O,構(gòu)成高強度的礦物來源較豐富;堿Ⅱ中AFt 數(shù)量更多,礦物晶體更為粗大,因此力學(xué)性能更優(yōu)。

3 結(jié) 論

(1)水泥和2種礦用堿激發(fā)膠凝材料凈漿強度的差異主要體現(xiàn)在水化產(chǎn)物種類和C—S—H 凝膠的形態(tài)上,水泥凈漿是六方片狀Ca(OH)2鑲嵌在致密的C—H—S 凝膠中,堿Ⅰ是少量薄膜狀C—S—H 凝膠連接AFt 和CaSO4·2H2O,堿Ⅱ中板狀鋁硅酸鹽礦物、Ca(OH)2緊貼在多孔狀的C—S—H 凝膠上,不同的C—S—H 形態(tài)對于凈漿的強度影響較大。

(2)礦用堿激發(fā)膠凝材料尾砂中的AFt 形態(tài)發(fā)生了變化,礦物晶體相對粗大,尾砂中石膏相提供了豐富的,尾砂化學(xué)組分和膠凝材料之間的協(xié)同作用也是影響充填力學(xué)性能的重要原因。

(3)堿Ⅰ中含石膏相較多,其尾砂試塊力學(xué)性能相對堿Ⅱ較弱,表明堿激發(fā)體系中保持在一定程度,能夠滿足AFt 生成和穩(wěn)定存在的需求即可。

(4)礦用堿激發(fā)材料性能的優(yōu)化,一是需要從整個反應(yīng)體系的化學(xué)組分考慮,保證尾砂和膠凝材料水化時有更多的AFt 生成,比如AFt 生成時主要受到Al/S 含量比影響, 在選擇原材料的時候就需要考慮Al 和S 元素來源,像粉煤灰、赤泥、各種固廢石膏等都是良好的來源,尤其是各種類型的石膏是S 元素的來源同時保證的濃度;另外,溫度、pH 值和的濃度也是影響鈣礬石生成和穩(wěn)定性的重要原因,比如一些堿性氧化物水化后既能放熱,又能釋放OH-,能夠保證堿度同時提供水化環(huán)境所需溫度;CaSO4向CaSO4·2H2O 轉(zhuǎn)化的過程實際上也是強度產(chǎn)生的過程,而不同形態(tài)的石膏相對于礦用堿激發(fā)材料中AFt生成影響以及不同石膏相之間相互轉(zhuǎn)換對于最終充填體強度的形成都較為關(guān)鍵。