分析無機(jī)添加劑對糯米性能機(jī)理

1、分析無機(jī)添加劑對糯米性能機(jī)理1性能表征1.1抗壓強(qiáng)度試件28,90d的抗壓強(qiáng)度見表1.結(jié)果顯示,明礬和硫酸鋁對提高糯米灰漿早期抗壓強(qiáng)度有利,且隨著其摻量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的提高而提高,28d糯米灰漿最大抗壓強(qiáng)度分別較比照試件提高了約2倍和1倍,但是,隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長,抗壓強(qiáng)度增加趨勢變緩,90d最大抗壓強(qiáng)度分別較比照試件提高了74%和55%;摻2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))工業(yè)石膏,糯米灰漿抗壓強(qiáng)度有一定的提高,其28,90d抗壓強(qiáng)度分別提高了17%和16%,但隨著摻量的增加,工業(yè)石膏對糯米灰漿抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生了不利影響.1.2外表硬度測量外表硬度時(shí),壓針距離試件邊緣至少6mm,并和試件完全接觸1s內(nèi)讀數(shù),每個試件

2、均勻取點(diǎn)測定7次,去除最大值和最小值后取平均值.測試結(jié)果見表1.結(jié)果說明,明礬、硫酸鋁和工業(yè)石膏摻入后,糯米灰漿的外表硬度分別提高了54%,19%,35%,但除硫酸鋁外,明礬和工業(yè)石膏的摻量并不是越多越好,在4%左右比擬適宜.1.3收縮性能不同添加劑對糯米灰漿收縮率的影響結(jié)果如表2所示。結(jié)果說明,比照試件在脫模后7d內(nèi)收縮明顯,收縮率到達(dá)8%,然后趨于平穩(wěn).而分別摻3種添加劑的糯米灰漿試件,其收縮主要發(fā)生在脫模后的14d內(nèi)(如圖1所示).與比照試件相比,含明礬、硫酸鋁和工業(yè)石膏的試件7d收縮率分別減少了53%,62%和57%,由此可見,摻3種添加劑的糯米灰漿,其早期收縮性能明顯改善.研究11說

3、明,灰漿早期的強(qiáng)收縮是引起開裂的主要原因之一,而添加劑的摻入可延緩灰漿的早期收縮過程,對減少灰漿開裂有利.當(dāng)收縮到達(dá)穩(wěn)定時(shí),摻添加劑的糯米灰漿其收縮率也大大減小.綜合考慮添加劑對糯米灰漿早期和穩(wěn)定時(shí)收縮率的改善效果,硫酸鋁、工業(yè)石膏、明礬的適宜摻量約為4%,6%,6%.1.4耐水浸泡性糯米灰漿的耐水性能可用軟化系數(shù)k=f濕/f干來表征,其中f干為試件養(yǎng)護(hù)28d的抗壓強(qiáng)度,f濕為試件養(yǎng)護(hù)28d后再在水中浸泡28d的抗壓強(qiáng)度.軟化系數(shù)越大,說明灰漿的耐水性越好,測試結(jié)果如表3所示.由表3可見,摻加明礬后,糯米灰漿的軟化系數(shù)有所減小,即摻明礬糯米灰漿的耐水性能降低,當(dāng)明礬摻量為6%時(shí),軟化系數(shù)約減小

4、6%;而摻硫酸鋁和工業(yè)石膏那么可提高糯米灰漿的耐水性,二者分別使其軟化系數(shù)提高了16%和6%.1.5耐凍融性能試件脫模后首先在養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28d,然后進(jìn)行耐凍融試驗(yàn).根據(jù)JGJ702009?建筑砂漿根本性能試驗(yàn)方法?,首先將試件置于常溫去離子水中浸泡48h,浸泡時(shí)水面應(yīng)至少高出試件上外表2.0cm,再將浸泡過的試件取出放入-30的冰箱中進(jìn)行冷凍,12h后取出放入常溫去離子水中進(jìn)行融化12h.試驗(yàn)結(jié)果見表4,試件外表狀況見圖2.結(jié)果顯示,摻硫酸鋁試件的抗凍融性能最正確,并且隨著摻量的增加而提高,當(dāng)硫酸鋁摻量為6%時(shí),經(jīng)過7次循環(huán)的試件依然完好;摻明礬對糯米灰漿的抗凍融性能有一定的改善,但會使試件

5、周邊脫落掉渣,這是因?yàn)槊鞯\在糯米灰漿中與氫氧化鈣反響生成鈣礬石的同時(shí),其中的K+形成了易溶性鹽,而易溶性鹽的遷移和結(jié)晶破壞了試件的表層結(jié)構(gòu);摻加工業(yè)石膏對糯米灰漿抗凍融性能并未有明顯改善.2機(jī)理探討2.1SEM分析將養(yǎng)護(hù)28d的試件斷面噴金后進(jìn)行了SEM分析,結(jié)果如圖3所示.由圖3可見,不摻添加劑的糯米灰漿固化后(圖3(g),孔隙較大,而摻硫酸鋁和明礬的糯米灰漿固化后(圖3(a),(c),結(jié)構(gòu)較密實(shí),其中明礬糯米灰漿更為明顯,這有助于提高其強(qiáng)度、耐水性能和耐凍融性能12.研究13-15說明,當(dāng)鈣礬石形成時(shí),需要結(jié)合和吸附3132個水分子,使其體積增大125%左右,這對糯米灰漿早期收縮有很大的補(bǔ)

6、償作用.因此,摻硫酸鋁、明礬后,糯米灰漿的前期強(qiáng)收縮過程變得較為溫和,收縮率也有所降低.此外,鈣礬石為高強(qiáng)度結(jié)晶體16,在糯米灰漿中生成后,可作為強(qiáng)度骨架,有利于其早期強(qiáng)度的提高.工業(yè)石膏糯米灰漿固化后(圖3(e),結(jié)構(gòu)較松散,對提高其強(qiáng)度和改善耐候性沒有作用.2.2XRD分析未摻、摻添加劑糯米灰漿及工業(yè)石膏的XRD分析結(jié)果如圖4.由圖4可見,在摻6%硫酸鋁或明礬的糯米灰漿中,除含有方解石和未碳化的氫氧化鈣外,還含有少量的、在不摻添加劑糯米灰漿中未發(fā)現(xiàn)的鈣礬石,這說明硫酸鋁和明礬引入后形成的鈣礬石是糯米灰漿收縮性能得以改善的主要原因.摻6%工業(yè)石膏糯米灰漿中的主要物相是方解石、氫氧化鈣和白云石

7、,未檢測到石膏成分.根據(jù)測試結(jié)果推測,工業(yè)石膏對糯米灰漿收縮性能的改善主要是其中的白云石起到骨料的填充作用,另外,可能還有半水石膏水化后體積膨脹起到了補(bǔ)償收縮作用.2.3碳化深度測試為了了解添加劑對糯米灰漿力學(xué)性能的改善機(jī)理,本文對不同灰漿試件進(jìn)行了碳化深度測試.試件養(yǎng)護(hù)90d,用酚酞指示劑對其掰斷面進(jìn)行定性評估.測試結(jié)果如表5和圖5所示.從表5可見,不摻添加劑糯米灰漿和摻工業(yè)石膏糯米灰漿的碳化程度相對較高,而且摻添加劑糯米灰漿的碳化也較均勻.石灰碳化需要H2O和CO217-18,摻明礬和硫酸鋁后,糯米灰漿結(jié)構(gòu)致密,使外部的H2O和CO2不易進(jìn)入灰漿內(nèi)部,所以,其碳化程度較低;不摻添加劑或摻工

8、業(yè)石膏的糯米灰漿孔隙較多,有利H2O和CO2滲入、碳化,所以,其碳化程度較高,另外,由于工業(yè)石膏糯米灰漿中的細(xì)小孔隙分布均勻,因此其碳化也較為均勻.試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),摻明礬和硫酸鋁后,糯米灰漿在碳化過程中形成了較為明顯的Liesegang環(huán)(見圖5(a).這時(shí)由于小石灰顆粒和灰漿孔隙共存所致19.3結(jié)論(1)明礬和硫酸鋁對提高糯米灰漿強(qiáng)度,特別是提高其早期強(qiáng)度具有明顯作用.摻明礬或硫酸鋁的糯米灰漿,其28d抗壓強(qiáng)度分別提高了2.6倍和2.0倍.(2)3種添加劑對于降低糯米灰漿的收縮率均有明顯作用,使其早期收縮變緩,裂縫減少.明礬和硫酸鋁改善糯米灰漿收縮性能的機(jī)理主要是形成了鈣礬石,其固相體積膨脹對糯米灰漿的枯燥收縮起了一定補(bǔ)償作用;而工業(yè)石膏對糯米灰漿收縮性能的改善,主要是因?yàn)槭嘀邪自剖奶畛湫?yīng)以及半水石膏水化形成二水石膏的