全 文 ：第 36 卷 第 3 期
2012 年 5 月
南京林业大学学报(自然科学版)
Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition)
Vol． 36，No． 3
May，2012
收稿日期:2011 － 12 － 02 修回日期:2012 － 04 － 10
基金项目:国家自然科学基金项目(30901132)
第一作者:马欣欣，硕士生。* 通信作者:王传贵，教授。E-mail:nj230036@ 163． com。
引文格式:马欣欣，王传贵． 葡萄藤材和水泥混合物的水化特性［J］． 南京林业大学学报:自然科学版，2012，36(3) :157 － 159．
葡萄藤材和水泥混合物的水化特性
马欣欣，王传贵*
(安徽农业大学林学与园林学院，安徽 合肥 230036)
摘要:对葡萄藤材和水泥混合物的水化特性进行了分析研究，考察了葡萄藤材作为水泥复合板原
料的可行性。将藤粉、水泥和水按一定比例均匀混合，并用自制的测温装置测定混合物的水化温
度曲线，然后计算葡萄藤材对水泥的阻凝系数及适合系数，以此评定葡萄藤材与水泥的相适性。
结果表明:葡萄藤材的糖类抽提物对水泥水化有抑制作用，不能直接作为水泥复合板的原材料;
加入 CaCl2后能够显著改善这一状况，但仍无法满足生产所需;对葡萄藤材分别进行冷水、热水
和化学浸提预处理并添加 CaCl2，可进一步改善葡萄藤材与水泥的相适性，预处理作用效果为:
1 % NaOH最佳，热水次之，冷水最差。
关键词:葡萄藤材;水泥;水化特性;CaCl2
中图分类号:S781 文献标志码:A 文章编号:1000 － 2006(2012)03 － 0157 － 03
Hydration characteristics of mixture of grapevine and cement
MA Xinxin，WANG Chuangui*
(School of Forestry and Landscape Architecture，Anhui Agricultural University，Hefei 230036，China)
Abstract:The hydration characteristics of the mixture of grapevine and cement was investigated，and the possibility of
using grapevine as the starting material for floor slab preparation was examined． The compatibility between grapevine and
cement was assessed by mixing 15 g grapevine powder with 200 g cement and 90． 5 g water，and protracting the curve of
hydrating temperature and time with the self-made temperature measurement instrument． The results showed that grape-
vine could not be used directly in cement composite boards because of its high inhibition． Additives such as CaCl2 could
improve its compatibility to cement． Compatibility of grapevine and cement was further improved after pretreatments of
grapevine． The order of effectiveness were cold water ＜ hot water ＜ 1 % NaOH． It is suitable for the production of half-
dry cement composite boards when together with additives．
Key words:grapevine;cement;hydration characteristics;CaCl2
木材水泥复合板是由木质碎料(木丝、刨花或
纤维)与水泥、水和一定量的改性外加剂，以一定
的生产工艺制成的板材。与木质建材相比，此类材
料具有强重比高、环境友好、阻燃、隔热、耐水、防虫
蛀和防菌腐等优点，所以普遍应用于工业及建筑行
业中。该产品的生产原料来源广泛，可作为木碎料
和木质植物资源等利用的新途径。
水泥复合板的制造对树种原料有一定的选择
性。因为木材中含有的糖类抽提物和半纤维素生
成的糖类物质会阻碍水泥的凝结硬化。所以在制
造水泥复合板之前，需要先分析原材料与水泥之间
的水化特性。原材料和水泥的水化反应情况可以
通过测定水化热来考察，判断木材或木质材料是否
适用于水泥复合板生产［1］。笔者探究了葡萄藤材
和水泥的水化特性，以期为葡萄藤材为原料生产水
泥复合板提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
葡萄藤材:安徽省合肥市包河区大圩镇葡萄园，
3年生。水泥:普通硅酸盐水泥，32. 5 R、42. 5 R。化
学助剂:CaCl2，分析纯。
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 36 卷
1． 2 材料的制取
将葡萄藤材粉碎后进行筛选，选取 0. 4 ～ 0. 8
mm的藤粉，恒温 105 ℃下烘干备用。
1． 3 材料的预处理
冷水处理:称取 50 g 葡萄藤材浸于 500 mL冷
水中 8 h，洗涤 3 次，烘干备用。热水处理:称取
50 g葡萄藤材于 500 mL的 70 ℃热水中，放置在水
浴锅上浸泡 8 h，如上处理备用。1 %NaOH溶液处
理:称取 50 g葡萄藤材于 500 mL的 1 % NaOH溶
液中浸泡8 h，如上处理备用［2］。
1． 4 测定方法
将葡萄藤粉、水泥和水按一定比例(即藤粉 15
g、水泥 200 g、蒸馏水 90. 5 g)混合，搅拌均匀后迅
速用塑料袋包好放入保温瓶中，瓶内四周用保温材
料填充，然后将测温元件插入混合物中。时间控制
在 3 min 内完成。观察和记录其温度变化和到达
最高温度的时间。测试时间为 24 h，整个实验过程
在室温下进行。每组试验重复测试 3 次，取平均
值。另外测定纯水泥的水化特性作对照。
1． 5 实验评定指标
对木材与水泥相适性的主要评定指标有:最高
水化温度、阻凝系数(I)和适合系数(CA)等
［1］。
I = 100 × t － tt ×
T － T
T ×
S － S
S ;
CA = 100 ×
Awc
Anc
。
式中:T，t分别为混合物的最高水化温度(℃)和到
达最高温度所需的时间(h) ;T，t分别为纯水泥的
最高水化温度(℃)和到达最高温度所需的时间
(h) ;S，S分别为纯水泥水化温度曲线上升时的最
大斜率和混合物水化温度曲线上升时的最大斜率。
Awc为混合物在 24 h 内的水化发热量，h·℃，即室
温与水化曲线围成的面积;Anc为纯水泥在24 h内
的水化发热量，h·℃。
2 结果与分析
两种型号水泥的水化测定结果见表 1。由表 1
可以看出:42． 5 R 型号水泥的水化反应特性优于
32． 5 R型号水泥，最高水化温度相对较高，到达最
高水化温度的时间相对较短。所以，选择 42． 5 R
型号水泥与葡萄藤材进行水化反应。
表 1 纯水泥和水泥 －葡萄藤材混合物的水化特性
Table 1 Hydration properties of cement and cement-grapevine mixture
预处理方式
pretreatment method
材料类别
material T(T)/h t(t)/h
适合系数 /%
compatibility factor
阻凝系数 /%
inhibitory index
室温 /℃
room temperature
无 32． 5 R纯水泥 48 16 100 0 24
无 42． 5 R纯水泥 62 12 100 0 26
1 % NaOH 葡萄藤 +水泥* 58 8 66． 18 0． 74 26
热水 葡萄藤 +水泥* 54 11 61． 97 1． 81 25
冷水 葡萄藤 +水泥* 53 13 47． 52 2． 92 26
注:* 为添加 CaCl2 的混合物。
图 1 葡萄藤材和水泥水化的反应曲线
Fig． 1 The hydration temperature curves of
grapevine and cement
2． 1 化学助剂对葡萄藤材和水泥混合物水化特性
的影响
添加及未添加 CaCl2 时，葡萄藤材和水泥混合物
在室温下水化反应结果如图 1 所示。从图 1 中可以
看出，未进行处理的葡萄藤材和水泥进行水化反应的
24 h之内，无法凝结成块状，温度几乎无起伏变化。
这是因为葡萄藤材的抽提物含量较高，可溶性的糖分
和单宁等对水泥的固化起着强烈的抑制作用。结合
前人理论［2 －6］，CaCl2 对改善混合物相适性的效果较
好，价格便宜，适于生产应用。所以实验中选取 CaCl2
为添加剂，添加量均为 3 %(质量分数)。
添加 CaCl2 后，葡萄藤材和水泥之间的相适性
得到显著改善。水化特性曲线上出现 2 个峰，与纯
水泥的水化相似。混合物的最高水化温度升高，到
达最高水化温度的时间缩短。这是因为 CaCl2 与
水泥中的矿物成分形成氯硅酸钙或氯铝酸钙后，促
进熟料矿物 C3S的形成，因而使水泥凝结速度得到
提高［2］。但是，仅添加 CaCl2 的情况下，藤材 －水
泥混合物的最高水化温度(42 ℃)仍然低于纯水泥
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第 3 期 马欣欣，等:葡萄藤材和水泥混合物的水化特性
的水化温度，无法满足生产应用的需求。
2． 2 预处理方式对葡萄藤材 －水泥混合物水化特性
的影响
为了进一步评估葡萄藤材中的抽提物和可溶性
糖分对水泥水化特性的影响，对葡萄藤材分别进行
了冷水、热水和化学浸提 3种预处理，结果见表 1。
从表 1 可看出，预处理并添加 CaCl2 后，葡萄
藤材与水泥的相适性优于未处理。最高水化温
度比纯水泥低 4 ～ 9 ℃。其中，1 % NaOH 处理效
果最好:阻凝系数最小，为 0. 74 %，到达最高水
化温度时间最短，为 8 h;热水处理效果次之;冷
水处理效果最差，阻凝系数为 2. 92 %，到达最高
水化温度时间为 13 h。3 种预处理方式的适合系
数虽未超过 68 %［7］，但已接近这个数值，说明预
处理后的葡萄藤材可以用作半干法水泥复合板
生产的原料。
3 种预处理方式的影响效果与藤材中抽提物
成分及含量密切相关。木质纤维原料中抽提物成
分有很大差异，对其单个成分定量分离非常困难，
通常采用在不同溶剂和水溶液中溶出抽出物总量
的方法来测定。各预处理方式下抽提物的含量趋
势见图 2。从图 2 中可以看出，1 % NaOH 抽提物
含量最高，为 28. 63 %;热水抽提物含量次之，为
7. 99 %;冷水抽提物最少，为 5. 23 %。
图 2 葡萄藤材抽提物含量
Fig． 2 The extractive contents of grapevine
木材中含有糖、单宁以及多糖类物质如胶、植
物黏液、淀粉、果胶质和多乳糖等均能溶于水。冷、
热水处理时，水解溶出的单糖在水泥碱性介质条件
下转化为糖酸，与水泥中的水化钙离子生成糖酸
钙，抑制水泥的凝胶固化;由于热水温度高，溶解的
多糖类物质较冷水溶解得多，并部分地溶解了与细
胞壁多聚糖结合的酚醛酸、糖醛酸等，所以热水处
理后的葡萄藤材与水泥的相适性效果较好;而经
1 % NaOH处理过的葡萄藤材，既能溶解上述物
质，也能彻底溶解聚戊糖、聚己糖、树脂酸及糖醛酸
等，且水泥浆料在碱性条件下更容易凝胶固化，从
而大大提高了葡萄藤材与水泥的相适性［8 － 17］。
3 结 论
(1)葡萄藤材在未经任何处理的情况下，无法
用于水泥复合板的生产。原因是其糖类抽提物对
水泥的水化反应产生了副作用。
(2)添加 CaCl2 后能显著改善葡萄藤材和水泥
混合生产复合板的状况，但仍未达到最佳效果。
(3)冷水、热水及化学浸提预处理并添加
CaCl2 后可进一步改善葡萄藤材与水泥的相适性，
作用效果为:1 %NaOH最佳，热水次之，冷水最差。
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(责任编辑 李燕文)
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