硅灰對(duì)石膏基自流平砂漿的強(qiáng)度和耐水性的作用,建筑材料論文

硅灰對(duì)石膏基自流平砂漿的強(qiáng)度和耐水性的作用,建筑材料論文摘要：研究了硅灰對(duì)石膏基自流平砂漿物理力學(xué)性能、耐水性的影響。結(jié)果表示清楚，摻加適量的硅灰能夠改善石膏基自流平砂漿的流動(dòng)性、縮短凝結(jié)時(shí)間、提高強(qiáng)度，且收縮率基本無(wú)變化；石膏基自流平砂漿的吸水率和軟化系數(shù)有所提高，耐水性得到改善。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：硅灰;石膏基自流平砂漿;物理力學(xué)性能;耐水性;Abstract：Theinfluenceofsilicafumeonthephysicalandmechanicalproperties,waterresistanceofthegypsumbasedself-levelingmortarwerestudied.Theresultsshowthatbyaddingappropriateamountofsilicafume,thefluidityandstrengthofgypsumbasedself-levelingmortarcanbeimproved,andthesettingtimecanbereduced,andtheshrinkageisalmostnochanging.Waterresistancecanbeimprovedbyamelioratingwaterabsorptionandsofteningcoefficient.Keyword：Silicafume;Gypsum-basedself-levelingmortar;Physicalandmechanicalproperty;Waterresistance;0、前言隨著我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和人們?cè)⒕铀降牟粩嗵岣?，普遍要求提高裝修材料的功能、裝飾效果等。石膏基自流平砂漿可泵送、自流平、快硬、外表光滑、綠色環(huán)保，可知足后期裝修飾面材料的要求，在地坪構(gòu)造中有很好的應(yīng)用前景。但強(qiáng)度不高、耐水性差成為其在地坪材料推廣應(yīng)用的瓶頸，因而，提高石膏基自流平砂漿的強(qiáng)度和耐水性是該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。李晶輝等[1]介紹了石膏基自流平地面材料的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)在狀況、所用的添加劑及其作用機(jī)理，討論了耐水性差等問(wèn)題，并據(jù)此進(jìn)行了瞻望；楊磊等[2]研究了無(wú)機(jī)改性劑粉煤灰和水泥、復(fù)合激發(fā)劑、有機(jī)硅防水劑對(duì)脫硫建筑石膏耐水性的影響；吳金明等[3]研究了摻入粉煤灰和水泥對(duì)脫硫石膏基自流平砂漿基本性能的影響，重點(diǎn)考察了對(duì)耐水性的影響，采用壓汞法測(cè)試了孔隙率及孔徑分布情況。琚誠(chéng)蘭等[4]研究了水泥對(duì)石膏基自流平材料流動(dòng)度、凝結(jié)時(shí)間、力學(xué)性能和耐水性的影響。硅灰是鐵合金在冶煉硅鐵和工業(yè)硅時(shí)的副產(chǎn)物。硅灰中的SiO2屬于無(wú)定型物質(zhì)，活性高、顆粒細(xì)小、比外表積大，具有優(yōu)良的理化性能，廣泛應(yīng)用于混凝土、墻體材料、砂漿、地坪、化工等領(lǐng)域。本文以a-半水石膏、普通硅酸鹽水泥作為主要膠凝材料，配以骨料、填料及外加劑，并摻加硅灰配制石膏基自流平砂漿，研究在不同硅灰摻量下，砂漿的物理力學(xué)性能、耐水性及作用機(jī)理[5,6]，以期為石膏基自流平砂漿的強(qiáng)度和耐水性改善提供科學(xué)有效的技術(shù)方案。1、試驗(yàn)大概情況1.1、試驗(yàn)原材料膠凝材料：河南某公司高強(qiáng)石膏粉、PO42.5級(jí)水泥，高強(qiáng)石膏粉和水泥的化學(xué)成分見表1；骨料、填料：0.18～0.42mm的石英砂、0.04mm重質(zhì)碳酸鈣；外加劑：瓦克5010可再分散乳膠粉、酒石酸緩凝劑、羧丙基甲基纖維素保水劑、聚羧酸減水劑、有機(jī)硅油消泡劑；硅灰：鄭州某公司硅灰，化學(xué)成分見表1。1.2、試驗(yàn)配比石膏基自流平砂漿體系的配比為高強(qiáng)石膏粉、水泥、石英砂和重質(zhì)碳酸鈣。華而不實(shí)，水泥10%、石英砂10%、重質(zhì)碳酸鈣10%。硅灰代替部分高強(qiáng)石膏粉內(nèi)摻，高強(qiáng)石膏粉比例自70%開場(chǎng)，每次降低3%直至55%，同時(shí)硅灰比例從0增至15%。外加劑按砂漿體系的總質(zhì)量進(jìn)行外摻，可再分散乳膠粉、緩凝劑、保水劑、減水劑、消泡劑的用量分別為1.0%、0.02%、0.5%、1.0%、0.02%。水料比為1∶0.20。表1膠凝材料和硅灰的化學(xué)成分1.3、試驗(yàn)方式方法試件制備及其物理力學(xué)性能測(cè)試：根據(jù)JC/T10232007(石膏基自流平砂漿〕要求，將原料以確定配比加水后充分?jǐn)嚢瑁玫骄鶆虻牧蠞{并成型，測(cè)定砂漿的30min流動(dòng)度損失、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度和收縮率。耐水性測(cè)試：耐水性通常用軟化系數(shù)來(lái)表示，試件吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度與枯燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度比值即為軟化系數(shù)。將兩組標(biāo)準(zhǔn)試件養(yǎng)護(hù)至28d齡期，然后取華而不實(shí)一組試件浸泡于〔232〕℃蒸餾水中48h，取出試件測(cè)試其質(zhì)量和抗壓強(qiáng)度，并計(jì)算吸水率和軟化系數(shù)。2、結(jié)果與討論2.1、物理力學(xué)性能圖1和表2分別為硅灰摻量〔0～15%〕對(duì)石膏基自流平砂漿30min流動(dòng)度損失和凝結(jié)時(shí)間的影響。從圖1能夠看出，當(dāng)硅灰摻量從0增加到6%時(shí)，砂漿初始流動(dòng)度不斷增加，幅度較大，30min流動(dòng)度損失減??；自6%增至15%，初始流動(dòng)度緩慢降低，30min流動(dòng)度損失增大。由表2可知，隨著硅灰摻量的增加，初凝、終凝時(shí)間均逐步縮短，凝結(jié)時(shí)間呈比例下降趨勢(shì)。硅灰在構(gòu)成經(jīng)過(guò)中，因相變受外表張力的作用，構(gòu)成了非結(jié)晶相無(wú)定形圓球狀顆粒，且外表較為光滑。摻有相對(duì)少量硅灰的物料，微小的球狀體能夠起到潤(rùn)滑的作用，使整個(gè)石膏漿體的保水性較好，流動(dòng)性提高。但是，由于硅灰具有火山灰活性，摻量持續(xù)增大時(shí)更多的水分子附著在硅灰顆粒外表，對(duì)水的吸附效果特別明顯，降低了體系內(nèi)自由水的含量，導(dǎo)致砂漿流動(dòng)度降低。硅灰對(duì)水的吸附作用會(huì)導(dǎo)致初凝、終凝時(shí)間均隨硅灰摻量的增加而縮短。隨著硅灰摻量的增加，30min流動(dòng)度損失先減小后增大，凝結(jié)時(shí)間縮短，因而，適當(dāng)摻加硅灰能夠改善石膏基自流平砂漿的工作性。圖1硅灰摻量對(duì)砂漿流動(dòng)度的影響表2硅灰摻量對(duì)砂漿凝結(jié)時(shí)間的影響圖2為硅灰摻量〔0～15%〕對(duì)石膏基自流平砂漿抗折、抗壓強(qiáng)度和拉伸黏結(jié)強(qiáng)度的影響。由圖2(a〕、圖2(b〕可知，當(dāng)硅灰摻量從0增至12%時(shí)，除24h抗折強(qiáng)度外，28d抗折和24h、28d抗壓強(qiáng)度均不斷增加，增幅顯著，并在摻量12%時(shí)均到達(dá)最大值；自12%增至15%，抗折、抗壓強(qiáng)度均有所降低。由圖2(c〕可知，砂漿的28d拉伸黏接強(qiáng)度隨著硅灰摻量的增加有所提高。硅灰粒徑極小，在石膏顆粒外表以及填充于砂漿空隙中，使砂漿構(gòu)造愈加密實(shí)，孔隙率降低，進(jìn)而提高強(qiáng)度。石膏基自流平砂漿硬化后，其內(nèi)部多余水分的蒸發(fā)會(huì)在砂漿內(nèi)部構(gòu)成疏松多孔的網(wǎng)狀構(gòu)造，這些網(wǎng)狀構(gòu)造導(dǎo)致砂漿強(qiáng)度較低，耐水性較差。硅灰的參加，能夠使石膏基自流平砂漿在到達(dá)一樣流動(dòng)度的條件下，改變石膏晶體間的接觸形態(tài)，進(jìn)而提高強(qiáng)度、改善耐水性。隨著硅灰摻量的增加，除24h抗折強(qiáng)度稍有降低之外，24h抗壓、28d抗折和抗壓強(qiáng)度均顯著增大，28d拉伸黏結(jié)強(qiáng)度稍有增加。硅灰摻量在0～15%范圍內(nèi)時(shí)，石膏基自流平砂漿的28d收縮率變化較小，約為0.03%。相對(duì)于不摻硅灰的砂漿，石膏基自流平砂漿的收縮變化沒有太大波動(dòng)。收縮率影響著石膏基自流平砂漿與地面的黏結(jié)力、外表變形、中層空洞和裂縫等。硅灰用于石膏基自流平砂漿，填充在砂漿空隙中，具有良好的填充效應(yīng)，有效降低枯燥收縮值。圖2硅灰摻量對(duì)砂漿力學(xué)性能的影響2.2、耐水性圖3為硅灰摻量〔0～15%〕對(duì)砂漿耐水性的影響。由圖可知，硅灰摻量逐步增加時(shí)，石膏基自流平砂漿的吸水率呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)硅灰摻量為9%時(shí)，吸水率到達(dá)峰值0.17，隨后吸水率不斷降低。一方面硅灰水化后構(gòu)成的水化產(chǎn)物具有致密性好、吸水率低的特點(diǎn)，填充在石膏砂漿內(nèi)部孔隙中，阻止了部分水進(jìn)入材料內(nèi)部，有效降低了吸水率。另一方面，硅灰的比外表積遠(yuǎn)大于石膏的比外表積，更多的水分子附著在硅灰顆粒外表，通過(guò)外表張力將硅灰顆粒連接起來(lái)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鎖水效果。圖3硅灰摻量對(duì)砂漿吸水率和軟化系數(shù)的影響硅灰摻量逐步增加時(shí)，石膏基自流平砂漿的抗壓強(qiáng)度和軟化系數(shù)均呈先上升后下降趨勢(shì)。當(dāng)摻入6%的硅灰時(shí)，軟化系數(shù)為0.55，與不加硅灰相比，提高了15%。這主要是由于硅灰的水化產(chǎn)物難溶于水，填充在漿體內(nèi)部孔隙中，有效增加了石膏基自流平砂漿在吸水飽和狀態(tài)下的強(qiáng)度，進(jìn)而使耐水性得到改善。但當(dāng)硅灰摻量太多時(shí)，生成的水化產(chǎn)物具有膨脹性，對(duì)膠凝體系構(gòu)成的構(gòu)造有毀壞作用，使得軟化系數(shù)下降。綜上所述，當(dāng)硅灰摻量為6%時(shí)，石膏基自流平砂漿的軟化系數(shù)到達(dá)最優(yōu)。3、結(jié)論(1〕適當(dāng)摻加硅灰能夠改善石膏基自流平砂漿的流動(dòng)性，改善其工作性，但縮短凝結(jié)時(shí)間。(2〕隨著硅灰在石膏基自流平砂漿中摻量的增大，除24h抗折強(qiáng)度稍有降低之外，24h抗壓、28d抗折和抗壓強(qiáng)度均顯著增大，且以硅灰摻量為12%較優(yōu)。(3〕當(dāng)硅灰摻量逐步增加時(shí)，石膏基自流平砂漿的吸水率和軟化系數(shù)呈先上升后下降的趨勢(shì)，且當(dāng)硅灰摻量為6%時(shí)，石膏基自流平砂漿的耐水性到達(dá)最優(yōu)。(4〕綜合物理力學(xué)性能和耐水性，在10%摻量范圍內(nèi)摻加硅灰，可有效改善石膏基自流平砂漿的性能。以下為參考文獻(xiàn)[1]李晶輝,劉兆爽,趙文杰.石膏基自流平地面材料的研究進(jìn)展[J].硅酸鹽通報(bào),2021,35(11):3587-3593.[2]楊磊,井敏.脫硫建筑石膏耐水性研究[J].硅酸鹽通報(bào),2021,35(9):2787-2792.[3]吳金明,唐凱靖.脫