水泥摻量的不同對石膏的改性有何影響?
1.建筑石膏和水泥混合體系的水化過程是建筑石膏在水泥礦物環(huán)境下的水化及水泥在石膏飽和溶液中水化及相互反應水化的綜合過程。
2.當水泥摻量較低時,其水化過程基本呈現建筑石膏的水化特征,但水泥對建筑石膏的改性作用也較為明顯,如硬化體強度、耐水性、抗溶蝕性能有較大提高,其主要原因是在混合體系中,水泥與建筑石膏共同水化形成了一些高強度、耐水性較好的水化礦物,這些礦物一些是在水化初期形成,有些是在體系凝結硬化后形成,其反應時體積的變化對硬化體具有破壞作用或危險性(如鈣礬石),因此給水泥改性建筑石膏帶來了一個安定性的問題。為此,水泥的適宜摻量應在3%~10%之間。
3.因為各種水泥中礦物類型和含量不同,所以與建筑石膏的混合體系的水化反應和動力學有較大的差異。
硅酸鹽水泥的摻入對石膏性能有什么影響?
(1)在石膏中摻入52.5R硅酸鹽水泥后,隨水泥摻量的增加,混合料標準稠度降低,凝結時間縮短,水化放熱量增加。
(2)當水泥量小于5%,隨水泥量的增加,按照標準測量試件2h強度降低;3個月后的絕干強度提高明顯;水泥量超過5%后,抗折強度開始下降。
(3)三個月的干燥強度基本上不受養(yǎng)護條件的影響。
(4)混合料的體積對于水泥摻量與養(yǎng)護制度的變化都非常敏感。隨水泥摻量的增加,干燥環(huán)境下,收縮不斷加大,潮濕環(huán)境下,膨脹呈增長趨勢;而且混合料的體積隨著養(yǎng)護環(huán)境濕度的增大而增大。
(5)吸水率隨水泥量增加而減少,抗壓強度、軟化系數隨水泥量增加而提高,抗折強度、軟化系數無論何種養(yǎng)護制度,水泥摻量不能超過5%,否則軟化系數降低。
(6)溶蝕率隨水泥摻量增加而減少。
總之,當建筑石膏中摻入硅酸鹽水泥不超過5%時,在強度、軟化系數方面有明顯改善,在尺寸穩(wěn)定性、成本方面也可以接受;當摻入比例超過5%時,由于硅酸鹽水泥中的C3A礦物相含量的不同,應進行尺寸穩(wěn)定性測試。養(yǎng)護制度對硬化體的干燥強度基本沒有影響,所以從強度增長速度方面來看,自然養(yǎng)護是最佳的養(yǎng)護條件。
石膏制品若單獨摻入水泥來提高石膏的強度和耐水性,在一定的條件下是可行的,無論是硅酸鹽水泥或是礦渣水泥對提高石膏硬化體的干、濕強度及軟化系數、降低石膏的表面溶蝕均有顯著效果,且隨水泥摻量的增加效果會更好。對相同的效果,礦渣水泥的摻量比硅酸鹽水泥高。盡管如此,還必須強調在實際應用中要特別注意水泥的摻加量,摻量過少,對石膏性能提升作用不大;摻量過多,會導致長期浸水的試件開裂。
在石膏中為什么不宜單獨加入大量水泥?
在石膏中僅摻入大量的水泥是不適當的。由于水泥水化析出的Ca(OH)2沒有被吸收,造成較高的堿度,在長期受潮條件下,鈣礬石不斷形成,往往導致石膏硬化體膨脹開裂,出現體積變化安定性差的問題。
在摻入水泥的同時,應摻入一定數量的活性混合材,它能吸收水泥水化析出的Ca(OH)2降低介質的堿度,改變了鈣礬石生成的條件,體積變化較為穩(wěn)定。此外,由于水化物中水化硅酸鈣凝膠量增加,還能提高強度和耐水性。
水泥和活性混合材的比例應適當。當水泥比例相對較多時,介質堿度高,仍會是不安定的,試體可能會膨脹。這個適當的比例是多少?是否存在一個保證不出現脹裂的臨界堿度值呢?伏爾任斯基曾提出了這個臨界值,即石膏火山灰膠結料5d和7d的堿度值相應為1.1g/lit和0.85g/lit CaO。在原料相同時,堿度越大,越容易開裂,水泥的摻量應從嚴控制。開裂與否,除與堿度即膨脹力的大小有關外,還與強度即承受內應力的能力有關。在確定水硬性成分的摻量時,不能過分追求高耐水性,而忽視其干濕變形增大的問題。由于摻入水硬性成分對體積變形影響很大,因此耐水性提高的程度受到限制。欲再提高耐水性,應考慮摻入骨料或纖維材料;摻入高活性的火山灰質混合料,可望取得較好的效果。
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