柳钢矿渣和粉煤灰胶凝材料的红外光谱分析

矿物红外光谱与分子结构密切相关，是研究表征分子结构的一种有效手段，与其他方法相比较，红外光谱分析对样品没有任何限制，是一种重要的分析手段。在矿物定性鉴定、类质同象和结构研究以及矿物某些物理参数测定等方面，红外光谱都得到了广泛的应用。

红外（IR）光谱分析方法基于测定[SiO4]四面体中Si-O键的不对称伸缩振动的位移变化，如果是Si-O键，它在900～980cm-1之间振动，聚合为Si-O-Si键，向高波数移动。当成为三维网络结构，就移到1100～1200cm-1，在980～1080cm-1之间就是不同的聚合度。该方法仅仅是定性地反映C-S-H凝胶总体的聚合状态，而不能知晓其中的聚合状态的细节，但对于不同的样品还是能相对的比较其之间聚合状态的差别。

用传统地质聚合物方法制备的地质聚合物，对于高岭石类矿物红外吸收光谱，一般认为波数3700cm-1、3670cm-1和3650cm-1的吸收是八面体表面羟基（或称外部羟基）的伸缩振动引起，3620cm-1则属于八面体片与四面体片之间的内部羟基振动。在中频区1000～1200cm-1波段的吸收可属于Si-O伸缩振动；900～950cm-1波段属于Al-O-OH的弯曲振动，936cm-1为表面羟基的面内弯曲振动，而915cm-1为6配位Al-OH伸缩振动，798cm-1为6配位Al-O弯曲振动，二者对应的中等强度峰在反应后减弱，甚至消失。600～800cm-1则属于Si-O-Al振动，400～600cm-1为Si-O弯曲振动。Valeria等研究了变高岭石红外光谱，指出波数3450cm-1和1650cm-1处的谱带属于样品中的吸附水，1088cm-1归属于Si-O的伸缩振动，Si-O-Al的振动为810cm-1，而Si-O的弯曲振动为470cm-1。由于高岭石中铝氧八面体层羟基的脱出，必然导致有部分的Al-O-Al键的出现，Granizo等指出，817cm-1属于变高岭石四面体Al中的Al-O键吸收峰。

图5.3.1为矿渣胶凝材料净浆试块不同水化时间的红外光谱图。其中谱线从下到上分别表示水化时间为1d、3d、7d和28d的试样。

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图5.3.1　矿渣胶凝材料不同水化时间的IR图

图5.3.1为矿渣胶凝材料净浆试样养护不同龄期的水化产物红外光谱图，由图可知，C-S-H凝胶的特征谱线出现在1646cm-1、1426cm-1附近，石膏的特征谱线出现在1116cm-1、609cm-1，钙矾石的特征谱线出现在3424cm-1、1646cm-1、1426cm-1，沸石的特征谱线出现在1116cm-1。

由图5.3.1还可以看出，随着龄期的增长，红外光谱上各种矿物的特征谱带无大的变化。在水化28d时，代表C-S-H凝胶的1645cm-1、1425cm-1特征谱线和代表沸石的1115cm-1特征谱线谱带进一步增强，说明这类化合物总量的增加。