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作者：徐艳娟;李水生;张健;MUHAMMAD Talha Ghafoor;胡翔;史才军;
单位：湖南大学,绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室;湖南大学,湖南省绿色与先进土木工程材料国际创新合作中心;湖南大学,建筑安全与节能教育部重点实验室;中国建筑第五工程局有限公司;
摘要：碱激发矿渣(AAS)材料因凝结硬化速度快、体积收缩大及易开裂等固有缺陷，严重制约了其工程应用。采用活性氧化镁(MgO)作为改性剂，系统研究了其对AAS的水化、硬化过程及微观结构的调控机制。结果表明：MgO通过吸收体系自由水显著降低新拌浆体流动度。其初始水化产物Mg(OH)_2在高碱度环境下溶解度极低，可在矿渣颗粒表面形成钝化膜，有效延缓矿渣溶解，从而延长凝结时间。随着水化反应进行，体系pH值降低促使Mg(OH)_2溶解度升高，解离产生的Mg~(2+)和OH~–呈现协同效应：一方面通过提高液相碱度加速矿渣溶解；另一方面与溶出的[SiO_4]~(4–)和[Al(OH)_4]~–反应，生成二次水化产物M-S-H凝胶和镁铝水滑石(Ht)，显著提升早期抗压强度。其中，当高活性MgO掺量为8%时，8 h强度增幅最大，达38.82%。然而，过量Mg~(2+)会与Ca~(2+)竞争消耗[SiO_4]~(4–)和[Al(OH)_4]~–，不仅抑制C-(A)-S-H凝胶的结晶生长，还降低其铝含量，导致凝胶结构疏松化，致使后期强度发展受限。基于Krstulovic-Dabic水化动力学模型分析发现，MgO掺入使晶体成核与生长(NG)阶段反应速率提升，但扩散控制(D)阶段反应速率因产物层覆盖效应而降低。值得注意的是，尽管反应动力学参数发生变化，体系总水化热仍随MgO活性及掺量呈正相关，这与含镁产物(Mg(OH)_2、Ht、M-S-H凝胶等)的持续生成密切相关。本研究为优化AAS的凝结时间，平衡早期强度与长期强度发展提供了理论依据。
关键词：碱激发矿渣;活性氧化镁;水化动力学;微观结构;力学性能
基金资助：国家自然科学基金（52278257）; 中国建筑土木工程材料重点实验室开放基金（CECEC-PT-002）
