铝酸盐水泥及矿物掺合料对石膏材料耐水性的改善

发布时间：2020-06-16 05:31

【摘要】：石膏作为绿色建筑材料有着优良的特性,但是石膏的耐水性较差却大大限制了石膏的使用范围。如何改善石膏的耐水性成为了一个亟待解决的问题。通过在建筑石膏中掺入具有水硬性的胶凝材料来提高石膏的密实度,减小孔隙率,改善石膏耐水性以及使用有机材料将石膏与水隔绝开来是几种较为直接有效的方法。本文旨在研究经铝酸盐水泥及矿物掺合料改性后石膏制品的各项性能指标的变化,以及掺入有机外加剂来对建筑石膏进行无机改性和有机-无机复合改性。实验中以建筑石膏为主要材料,在其中掺加各种无机、有机掺料,为了得到不同掺料的最佳掺量,以不同掺量的掺料为变量制备石膏复合试块。用CA-60的铝酸盐水泥对建筑石膏改性试验,经试验测试可得知当铝酸盐水泥掺量为25%时,试块的抗压强度为6.25MPa,抗折强度为2.30MPa,为各掺量强度的最大值,比纯石膏试块的抗压强度3.70MPa提高了69%;比纯石膏试块的抗折强度2.30MPa提高了43.7%;复合试块的饱水抗压强度为3.35MPa,比纯石膏的饱水抗压强度提升了123%,使得软化系数较纯石膏提高了0.13。在水泥-石膏复合的基础上分别掺入无机掺料粉煤灰和生石灰。粉煤灰使得复合试块的密实度大大增加,粉煤灰的最佳掺量为8%,抗压强度值为6.15MPa,比纯石膏的抗压强度提高了2.45MPa;抗折强度为2.40MPa,比纯石膏试块的抗折强度值提高了0.8MPa;饱水抗压强度比纯石膏的饱水抗压强度提高了2.25MPa;软化系数为0.61,比纯石膏的软化系数提高了0.20。生石灰的最佳掺量为15%,复合试块的抗压强度值达到6.65MPa,比纯石膏的抗压强度提高了2.95MPa;抗折强度为2.70MPa,比纯石膏试块的抗折强度值提高了1.1MPa;饱水抗压强度为4.4MPa,比纯石膏的饱水抗压强度提高了2.9MPa;软化系数为0.66,比纯石膏的软化系数提高了0.25。在水泥-石膏复合的基础上分别掺入有机外加减水剂来对复合石膏进行改性。减水剂的最佳掺量为0.45%,复合试块抗压强度值为9MPa,比纯石膏的抗压强度提高5.3MPa;抗折强度为4.35MPa,比纯石膏试块的抗折强度值提高了2.75MPa;饱水抗压强度为4.95MPa,比纯石膏的饱水抗压强度提高了3.55MPa;软化系数为0.55,比纯石膏的软化系数提高了0.11。用环氧树脂采用内掺式的方式对石膏进行改性,其结果显示环氧树脂并不适合采用内掺的方式来对石膏试块进行改性。经过一系列试验研究表明,适量的铝酸盐水泥及矿物掺合料相结合能够在一定程度上改善石膏耐水性,同时掺入减水剂可进一步提高石膏试块的机械强度。经改性后的复合石膏材料使用范围更加广泛,性能更加优越,资源再利用率大大增加,减少原生资源的开发,对保护环境做出了一定的贡献。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ177.3
【图文】：

晶体结构,使用量,石膏,天然二水石膏

石膏发生溶解，因此石膏耐水性较差，软化系数多为 0. 70%，导致石膏的适用范围大大缩小[6-7]。解决石膏的耐水使用量增加，减少水泥使用量，扩大石膏制品的适用范围极意义。凝材料的性质凝材料的原料主要是天然二水心膏(CaSO4 2H2O)，还有天aSO4 2H2O 或 CaSO4 2H2O 与 CaSO4混合物的化工副产品膏，又称为软石膏或者生石膏，其晶体结构如图 1-1 所示色，天然石膏中往往含有杂质，多呈现黄色、红色、灰色准 GB／T5483 一 2008 中规定，天然二水石膏和无水石膏分级，并应符合表 1-1[8]要求。

二水石膏,转变温度,石膏,硬石膏

则呈灰红等颜色。只可用于生产无熟料水泥。含 CaSO4 2H2O 或 CaSO4 2H2O 与 CaSO4混合物的化工副产品，也可用作石膏胶凝材料的原料，常称之为化工石膏。如磷石膏、氟石膏，此外还有盐石膏、芒硝石膏、钛石膏等，都有一定的利用价值[9]。1.2.2 石膏不同形态的脱水转变从热力学的角度来说，石膏和它的脱水相产物都是 CaSO4—H2O 系统中的一个相，它们在一定的条件下同处于 CaSO4—H2O 的平衡系统中。学术界对该系统中存在的不同相的数量、各变体晶体结构与物理化学性质存在异议，目前比较公认的有五个相，七个变体。它们是：二水石膏(CaSO4 2H2O)；α型与β型半水石膏(α-CaSO4 1/2H2O、β-CaSO4 1/2H2O)；α型与β型硬石膏Ⅲ(α-CaSO4Ⅲ、β-CaSO4Ⅲ);硬石膏Ⅱ(CaSO4Ⅱ);硬石膏Ⅰ(CaSO4Ⅰ)。其中硬石膏也称无水石膏[5]。在实验室理想条件下石膏在不同温度条件下的脱水形态转变如图 1-2[10]。

【参考文献】