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        疏水劑和防水劑對硫氧鎂水泥膠凝材料性能影響的試驗(yàn)研究

        2022-10-29 05:31:12朱效甲朱倩倩朱蕓馨朱玉杰
        江蘇建材 2022年5期

        朱效甲,朱倩倩,朱蕓馨,朱玉杰

        (濟(jì)南市杰美菱鎂建材研究所,山東 濟(jì)南 250031)

        0 引言

        1 試驗(yàn)

        1.1 原材料

        輕燒氧化鎂粉(MgO):采用水合法測得其活性氧化鎂含量為62.58%,細(xì)度通過0.075 mm方孔篩,含水率為3.68%,950℃燒失量為7.83%,主要化學(xué)成分見表1。

        表1 輕燒氧化鎂粉的主要化學(xué)成分 單位:%

        工業(yè)七水硫酸鎂(MgSO4·7H2O):MgSO4·7H2O含量為99.87%,主要化學(xué)成分見表2。

        河沙:主要技術(shù)指標(biāo)見表3。

        表3 河沙主要技術(shù)指標(biāo)

        鋸木粉:細(xì)度通過1.2 mm方孔篩,含水率為6.38%,無霉?fàn)€變質(zhì)。

        檸檬酸(CA):工業(yè)級,化工市場購買。

        疏水劑S1、防水劑B2技術(shù)指標(biāo)見表4。

        “現(xiàn)在的模式不是最終的版本,也并非完美,由于醫(yī)院的目標(biāo)在變,所以要不停地修訂?!笔┍y說,為了醫(yī)院的發(fā)展,怎么調(diào)整目標(biāo)或完善目標(biāo),是非常難的事情。最難的是,有些部門的工作很難考核。如后勤輔助部門,通下水道、修管道、環(huán)境巡視及一些外包服務(wù),很難考核。

        表4 疏水劑、防水劑技術(shù)性能指標(biāo)

        1.2 試驗(yàn)配方

        結(jié)合前期試驗(yàn),確定檸檬酸摻量為輕燒氧化鎂質(zhì)量的0.6%,疏水劑、防水劑摻量分別為氧化鎂質(zhì)量的0、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%。具體配比為m(MgO)∶m(河沙)∶m(鋸木粉)∶m(CA)∶m(疏水劑或防水劑)∶m(硫酸鎂溶液)=1∶1∶0.1∶0.006∶(0~0.03)∶0.86。

        1.3 試件制備

        將計(jì)量好的輕燒氧化鎂粉、河沙、鋸木粉預(yù)混合后倒入攪拌機(jī),加入定量的硫酸鎂溶液及CA改性劑,再加入S1或B2攪拌,制備成均勻的改性硫氧鎂水泥膠凝材料料漿,分2次注入三聯(lián)試模內(nèi),振動60 s,在自然環(huán)境中養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期進(jìn)行性能測試。

        1.4 試驗(yàn)方法

        水化硬化熱效應(yīng)的測試:采用多通路溫度巡檢儀記錄不同養(yǎng)護(hù)時間硫氧鎂水泥膠凝材料試塊的水化熱的釋放情況。

        力學(xué)強(qiáng)度參照GB/T17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(IOS法)》進(jìn)行測試。

        耐水軟化系數(shù)及質(zhì)量吸水率按式(1)、(2)計(jì)算:

        式中:R—試件浸水14 d或28 d的抗折、抗壓軟化系數(shù);R1—試件養(yǎng)護(hù)28 d的抗折或抗壓強(qiáng)度,MPa;R2—試件浸水14 d或28 d的抗折或抗壓強(qiáng)度,MPa;G—試件浸水14 d或28 d的質(zhì)量吸水率,%;G1—試件養(yǎng)護(hù)28 d的質(zhì)量,g;G2—試件浸水14 d或28 d的質(zhì)量,g。

        2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

        2.1 疏水劑、防水劑對硫氧鎂水泥膠凝材料水化硬化熱效應(yīng)的影響

        測試了疏水劑S1、防水劑B2不同摻量對硫氧鎂水泥膠凝材料養(yǎng)護(hù)過程中的放熱峰值溫度和出現(xiàn)峰值溫度的時間,結(jié)果見圖1。

        由圖1可以看出,摻S1、B2的試件都是隨摻量提高,養(yǎng)護(hù)峰值溫度逐漸降低,出現(xiàn)峰值溫度的時間逐漸延長。根據(jù)試驗(yàn)過程和S1、B2摻入后對料漿的影響觀察分析,摻S1試件養(yǎng)護(hù)峰值溫度降低及出現(xiàn)峰值溫度時間延長是因?yàn)镾1疏水劑具有一定的緩凝作用,而摻B2試件則是因?yàn)闈{體密度降低、孔隙率增加所致。

        圖1 疏水劑S1、防水劑B2摻量對硫氧鎂水泥膠凝材料硬化熱效應(yīng)的影響

        2.2 疏水劑、防水劑摻量對硫氧鎂水泥膠凝材料漿體密度的影響

        硫水劑、防水劑摻量對硫氧鎂水泥膠凝材料漿體密度的影響見圖2。

        圖2 疏水劑、防水劑對硫氧鎂水泥膠凝材料漿體密度的影響

        由圖2可以看出,隨著S1摻量的提高,試件密度皆有不同程度的提高。摻B2的試件隨摻量的提高,試件密度逐漸下降。其原因是由于B2防水劑在硫氧鎂水泥膠凝材料中具有一定的引氣和穩(wěn)定氣泡的作用,能夠通過自身的引氣功能,引入部分空氣進(jìn)入漿體,形成微小氣泡,并將這些微小氣泡完整的穩(wěn)定和保護(hù)下來,導(dǎo)致隨B2摻量提高,試件密度逐漸降低。

        2.3 疏水劑、防水劑摻量對硫氧鎂水泥膠凝材料力學(xué)性能的影響

        疏水劑、防水劑摻量對硫氧鎂水泥膠凝材料不同養(yǎng)護(hù)齡期抗折強(qiáng)度的影響,結(jié)果見圖3。

        由圖3可以看出,隨著S1摻量的提高,不同養(yǎng)護(hù)齡期的抗折強(qiáng)度均呈先提高后降低趨勢,摻量為氧化鎂質(zhì)量的1.5%時,各養(yǎng)護(hù)齡期的抗折強(qiáng)度均提高。隨著B2防水劑摻量的提高,試件各養(yǎng)護(hù)齡期的抗折強(qiáng)度逐漸降低,摻量為3.0%時,試件養(yǎng)護(hù)1 d、14 d、28 d的抗折強(qiáng)度分別較空白試件分別下降53.86%、46.28%和29.19%。S1摻量超過2.0%后,試件養(yǎng)護(hù)1 d的抗折強(qiáng)度皆低于空白試件,而養(yǎng)護(hù)至14 d、28 d的抗折強(qiáng)度皆高于空白試件。說明S1疏水劑摻量超過2.0%后,對硫氧鎂水泥膠凝材料的早期強(qiáng)度會造成一定的負(fù)面影響。

        圖3 疏水劑、防水劑摻量對硫氧鎂水泥膠凝材料不同養(yǎng)護(hù)齡期抗折強(qiáng)度的影響

        疏水劑、防水劑對硫氧鎂水泥膠凝材料不同養(yǎng)護(hù)齡期抗壓強(qiáng)度的影響,結(jié)果見圖4。

        圖4 疏水劑、防水劑對硫氧鎂水泥膠凝材料抗壓強(qiáng)度的影響

        由圖4可以看出:①試件養(yǎng)護(hù)1 d時,摻S1試件的抗壓強(qiáng)度皆低于空白試件。摻B2的試件隨B2摻量的提高,抗壓強(qiáng)度逐漸降低,摻量為1.0%~1.50%時,降低幅度較大,隨摻量的進(jìn)一步提高,強(qiáng)度下降幅度變緩。摻量為3.0%時的抗壓強(qiáng)度較空白試件降低54.33%。②試件養(yǎng)護(hù)14 d、28 d時,摻S1試件的抗壓強(qiáng)度超過了空白試件,隨摻量的提高,抗壓強(qiáng)度呈先提高后降低的趨勢,摻量為1.50%時,強(qiáng)度最高。摻B2的試件隨養(yǎng)護(hù)齡期的延長,各養(yǎng)護(hù)齡期的抗壓強(qiáng)度依然隨摻量的提高而逐漸降低,但下降幅度有所變緩,沒有1 d齡期時的下降幅度大。說明S1在硫氧鎂水泥膠凝材料中具有明顯的緩凝作用,導(dǎo)致試件早期強(qiáng)度較低,但后期卻有增強(qiáng)效果。主要由于S1疏水劑在硫氧鎂水泥漿料中不僅有消泡效果,還有一定的減水和潤滑作用,能夠減小材料顆粒之間的摩擦,提高料漿的和易性,提高料漿及試件的密度。此外,S1疏水劑還參與水化反應(yīng),抑制Mg(OH)2的生成,促進(jìn)強(qiáng)度相5·1·7的生成,從根本上提高硫氧鎂水泥的力學(xué)性能。而摻B2試件,無論摻量大小,試件強(qiáng)度都會不同程度的下降。

        分析原因:①B2防水劑在硫氧鎂水泥料漿中具有引氣和穩(wěn)定氣泡的作用,導(dǎo)致試件密度降低,孔隙率提高。②B2防水劑含有甲基硅醇,甲基硅醇[2]會在材料表面形成一層不溶性高分子化合物-網(wǎng)狀有機(jī)硅樹脂膜,這層膜影響了材料之間的結(jié)構(gòu)組成和結(jié)合力,從而降低了材料的力學(xué)強(qiáng)度。

        2.4 疏水劑、防水劑摻量對硫氧鎂水泥膠凝材料耐水性能的影響

        疏水劑、防水劑摻量對硫氧鎂水泥膠凝材料不同浸水齡期抗折軟化系數(shù)的影響,結(jié)果見圖5。

        由圖5(a)可以看出,摻S1、B2的試件浸水14 d的抗折軟化系數(shù)均呈先提高再緩慢降低的趨勢,最佳摻量為氧化鎂質(zhì)量的1.5%,此摻量時,摻S1、B2的試件抗折軟化系數(shù)較空白試件分別提高20.24%、23.81%。由圖5(b)看出,摻S1試件浸水28 d的抗折軟化系數(shù)較空白試件皆有大幅度的提高,摻量為2.50%時,提高幅度較大,摻3.0%時的抗折軟化系數(shù)較摻量為1.50%時降低11.24%,但較空白試件提高17.91%。B2防水劑摻量小于2.0%時,試件浸水28d軟化系數(shù)較空白試件均有大幅度提高,但摻量為3.0%時的抗折軟化系數(shù)較空白試件只提高了0.3%。

        圖5 疏水劑、防水劑對硫氧鎂水泥抗折軟化系數(shù)的影響

        疏水劑、防水劑摻量對硫氧鎂水泥膠凝材料不同浸水齡期抗壓軟化系數(shù)的影響,結(jié)果見圖6。

        圖6 疏水劑、防水劑對硫氧鎂水泥膠凝材料抗壓軟化系數(shù)的影響

        由圖6可以看出,摻S1、B2的試件不同浸水齡期的抗壓軟化系數(shù)皆呈先提高后降低的趨勢,其拐點(diǎn)摻量都為氧化鎂質(zhì)量的1.5%,此摻量時,摻S1、B2試件浸水14 d的抗壓軟化系數(shù),較空白試件分別提高25.0%、14.47%,浸水28 d的抗壓軟化系數(shù)較空白試件分別提高27.94%、19.12%。綜上,摻S1的試件耐水性要好于摻B2的試件。分析原因:S1疏水劑參與了硫氧鎂水泥的水化反應(yīng),抑制了低強(qiáng)度、不耐水的Mg(OH)2的生成,促進(jìn)了5·1·7強(qiáng)度相的生成,從根本上解決了材料的耐水問題。而B2防水劑在硫氧鎂水泥膠凝材料中基本不參與反應(yīng),只是以封堵和屏蔽的方式達(dá)到防水的目的。再加上摻入B2后的試件密度降低,孔隙率提高,很難完全達(dá)到理想化要求,從而影響其防水性和耐久性。

        2.5 疏水劑、防水劑對硫氧鎂水泥膠凝材料不同浸水齡期質(zhì)量吸水率的影響。

        疏水劑、防水劑對硫氧鎂水泥膠凝材料不同浸水齡期質(zhì)量吸水率的影響見圖7。

        圖7 疏水劑、防水劑對硫氧鎂水泥膠凝材料質(zhì)量吸水率的影響

        由圖7可以看出,摻S1試件不同浸水齡期的質(zhì)量吸水率皆先降低再提高,其拐點(diǎn)摻量為氧化鎂質(zhì)量的2.5%,此摻量時,試件浸水14 d、28 d的質(zhì)量吸水率較空白試件分別降低42.86%、52.41%。摻B2試件摻量為1.0%時,浸水14 d質(zhì)量吸水率,較空白試件降低27.27%,浸水28 d時,摻量為1.5%時的質(zhì)量吸水率較空白試件降低24.89%。相同浸水齡期時,摻S1的試件要比摻B2的試件降低21.43%和36.63%。其原因是S1疏水劑能夠抑制耐水性差的Mg(OH)2的生成,并能通過改變內(nèi)部毛細(xì)孔的表面張力,降低其質(zhì)量吸水率[2],再加上它的消泡功能,使得試件硬化體結(jié)構(gòu)更加致密。而B2防水劑在硫氧鎂水泥膠凝材料中,能夠引氣和穩(wěn)泡,導(dǎo)致試件孔隙率提高,再加上B2防水劑在試件內(nèi)部的空洞、孔隙及毛細(xì)管璧上的封堵效果并不一定十分完美,會產(chǎn)生一些漏洞或薄弱環(huán)節(jié)。以上多種原因都會導(dǎo)致B2試件質(zhì)量吸水率S1試件提高。

        3 結(jié)論

        (1)S1疏水劑、B2防水劑摻入硫氧鎂水泥膠凝材料中,都會導(dǎo)致試件養(yǎng)護(hù)峰值溫度降低,出現(xiàn)峰值溫度的時間延長,其主要原因是S1疏水劑的緩凝作用及B2防水劑的引氣穩(wěn)泡作用。

        (2)由于S1疏水劑的緩凝作用,摻量為3.0%時,養(yǎng)護(hù)1 d的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度較空白試件分別降低15.0%和8.28%,但是能夠大幅度提高試件的后期強(qiáng)度。

        (3)由于B2防水劑具有引氣和穩(wěn)泡功能,會導(dǎo)致試件密度隨摻量提高而降低,同時能夠大幅度降低試件力學(xué)強(qiáng)度。

        (4)S1疏水劑、B2防水劑都能夠大幅度提高硫氧鎂水泥膠凝材料的耐水性,降低質(zhì)量吸水率。

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