化学激发剂对石膏制品力学性能与耐久性的影响

时间:2016-12-07 编辑:张莉‍ 手机版

  矿物掺合料加入混凝土等材料中可以有效改善材料的性能,因此在建筑材料行业得到广泛的应用,以下是小编搜集整理的一篇探究激发剂对石膏胶凝材料力学性能影响的论文范文,供大家阅读参考。

  引言

  石膏制品是利用天然石膏或者工业副产品石膏生产的一种节能环保的建筑材料,具有质轻、吸噪音等良好的性能,并且在制造使用中无毒害作用,但由于石膏制品的耐水性低、遇水后其他性能变差,导致其只能在室内及干燥环境中使用,这样就很大程度上限制了石膏制品的使用范围。为了改善石膏制品的耐水性能,并且提高石膏制品的强度等,研究人员发现,在石膏胶凝材料体系中加入适量的矿物掺合料可以显著提高制品的物理性能,同时也使石膏制品的应用范围得到扩大。

  矿物掺合料加入混凝土等材料中可以有效改善材料的性能,因此在建筑材料行业得到广泛的应用。所以受到启发,人们开始研究在石膏体系中加入矿物掺合料用以提高制品的性能,得到了较好的效果。KunNi等研究了粉煤灰和脱硫石膏胶砂的性能,结果表明,脱硫石膏掺量的增加,浆体的流动度会变小,当脱硫石膏的掺量为20%时,试件28d的抗压和抗折强度最高,并且收缩也较小;刘芳等将半水石膏和黄磷炉渣使用不同的比例混合,检测了制品的强度和耐水性,结果表明,石膏制品2h的抗压、抗折强度随着黄磷炉渣掺量增大而降低,将制品在水中进行养护,这时试件制品的强度随着黄磷炉渣掺量增大而提高,黄磷炉渣作为掺合料可以改善石膏体系制品的耐水性能。

  在此基础之上,很多人研究了碱性激发剂对石膏体系制品性质的影响,黎元良等研究了碱对石膏-矿渣胶凝材料的激发作用,研究结果表明,碱性激发剂的掺量需要控制在一定比例,并不是越多越好,当碱的掺量为0.5%时,试件的抗压强度和软化系数均达到最高;ManjitSingh等研究了硫酸盐激发剂和碱性激发剂分别对石膏-矿渣体系制品的性能影响,研究结果表明,当掺入氢氧化钙、Na2SO4·10H2O、FeSO4·7H2O等激发剂时,石膏胶凝体系的材料吸水率会变小、抗压强度会提高、同时体积稳定性也增强;由此可见,化学激发剂的加入可以提高石膏胶凝材料制品的性能。

  通过以上分析可知,在石膏体系中加入适量的矿物掺合料可以有效提高石膏制品的产品性能和质量,但是引入激发剂之后,可以使石膏制品的性能更加优异。因此,本文在此基础之上研究了不同化学激发剂对石膏体系的影响,并且研究了掺量、激发剂的种类等因素对石膏制品力学性能和耐久性的影响。

  1、激发剂对石膏胶凝材料力学性能的影响

  脱硫石膏的主要成分是CaSO4·2H2O,自身不具有胶凝性,矿渣粉是粒化高炉钢铁工业的工业副产物,其本生是具有潜在活性的;研究结果表明[6-10],石膏是可以激发粒化高炉矿渣粉的内在活性的,但是效果不显著,在化学激发剂的作用下效果更显著。

  1.1KAl(SO4)2·12H2O对石膏体系材料力学性能的影响

  从图1可以看出,随着KAl(SO4)2·12H2O掺量的提高,试件的抗压强度明显提高,在各个龄期,抗压强度均比未掺激发剂的组别高,但是随着龄期的增长,可以看出,强度的提高会随着KAl(SO4)2·12H2O掺量的提高逐渐趋于稳定,并且在7d龄期时强度出现下降的趋势,因此可以看出,KAl(SO4)2·12H2O的掺量控制在1.0%左右是最好的。从养护方式上看,潮湿的环境对试件强度的提高不利,试件的强度出现先增加后降低的趋势主要是因为KAl(SO4)2·12H2O的加入,使得溶液中铝离子和硫酸根离子的含量增加,这对钙矾石的形成十分有利,当掺量过多时会产生结晶压力,强度会下降。

  从图3可以看出,石膏胶凝体系中主要的水化产物是钙矾石和二水石膏,由此可见在28d龄期时,在XRD图谱上没有Ca(OH)2的特征峰,这说明矿渣粉水化消耗了Ca(OH)2。

  1.2Al2(SO4)3·18H2O对石膏体系材料力学性能的影响

  从图4可以看出,石膏胶凝体系的材料抗压强度随着Al2(SO4)3·18H2O掺量的提高先出现增大而后降低,这说明Al2(SO4)3·18H2O掺量过多,会对体系的强度产生不利的影响,通过实验表明,掺量为1.0%时,抗压强度值最高,并且可以看出,激发剂对试件早期的强度影响较大,对后期强度的影响较小。

  从养护方式对强度的影响上看,潮湿环境依旧对石膏制品强度有着不利的影响。

  由图6的水化产物分析可知,掺入Al2(SO4)3·18H2O激发剂对钙矾石的生成具有较大的促进作用,并且加速了矿渣的水化,使钙矾石的生成量增加,钙矾石衍射峰因此增强。

  2、激发剂对石膏体系材料的耐久性的影响

  2.1KAl(SO4)2·12H2O对石膏体系材料耐久性的影响

  从图7可以看出,当1.0%的KAl(SO4)2·12H2O掺入可以抑制石膏材料体系的体积膨胀,特别是在早期抑制作用十分明显,但是随着龄期的增长,这种抑制作用逐渐趋于稳定;从吸水率来看,掺有激发剂的试件吸水率明显低于空白组,但是掺有1.5%的KAl(SO4)2·12H2O的组别吸水率略高于掺量为1.0%的,由此可以看出选择KAl(SO4)2·12H2O作为激发剂时,掺量为1.0%是最合适的,这是由于掺入KAl(SO4)2·12H2O后,试样在早期水化生成了较多的钙矾石,试件体积膨胀。

  2.2Al2(SO4)3·18H2O对石膏体系材料耐久性的影响

  从图9可以看出,Al2(SO4)3·18H2O可以很好的抑制石膏制品的体积膨胀,而且时间在较短的时间内体积膨胀可以趋于稳定,这样对试件后期的稳定性十分有利;从图10可以看出,掺有Al2(SO4)3·18H2O的石膏制品在早期的吸水率是十分迅速的,但是在短期内吸水率就会达到平衡。

  3、结束语

  本文主要研究了使用化学激发剂KAl(SO4)2·12H2O和Al2(SO4)3·18H2O对石膏体系制品力学性能和耐久性的影响,通过研究表明,加入这两种化学激发剂以后,石膏体系制品的力学性能会有显著提高。适量加入KAl(SO4)2·12H2O和Al2(SO4)3·18H2O可以提高制品的长期稳定性,这对石膏制品的耐久性有较大的影响,但是化学激发剂的掺量需要控制在一定的范围内,否则会起到相反的作用。因此,研究化学激发剂对石膏体系的影响还有待深入研究,这对工业副产品脱硫石膏的资源化利用有积极的作用。

  参考文献

  [1]陈燕,岳文海,董若兰.石膏建筑材料[M].北京:中国建材工业出版社,2003.

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