生石灰對磷石膏水泥砂漿基本物理性能的影響

生石灰對磷石膏水泥砂漿基本物理性能的影響

1總結(jié)磷酸石膏是一種難以處理的工業(yè)固體殘渣，其主要成分是鈣。2實驗部分2.1試驗材料及設(shè)備磷石膏：來自武漢市武漢中東磷業(yè)科技有限公司。其主要成分為CaSO水泥：均采用華新水泥，規(guī)格為P·O42.5普通硅酸鹽水泥。且各項性能指標均符合規(guī)范《硅酸鹽水泥》(GB175-2007)中的有關(guān)規(guī)定，主要化學(xué)成分如表1所示。河砂：骨料采用普通河砂中的混合砂，顆粒大小均勻，最大粒徑不超過2mm,顆粒級配如表2所示。生石灰：試驗所用的生石灰主要成分為CaO,建筑材料專用生石灰，密封備用，外為白色，無定形。主要的化學(xué)成分如表3所示。水：試驗采用滿足規(guī)范要求的自來水。2.2磷酸水泥砂漿的制備2.2.1總摻量和摻量確定在磷石膏中摻加生石灰進行中和陳化處理，研究5種不同摻量(1%,2%,3%,4%,5%)生石灰中和磷石膏后制備的磷石膏水泥砂漿，記為R1、R2、R3、R4、R5。不同摻量的改性磷石膏水泥砂漿構(gòu)成5組試驗組，再以未摻加生石灰的磷石膏水泥砂漿(記為R0)為對照組，對照組和試驗組構(gòu)成6組試驗。試驗中生石灰摻入磷石膏水泥砂漿各組分的材料配合比設(shè)計依據(jù)《聚合物改性水泥砂漿試驗規(guī)程》進行，對比分析改性磷石膏水泥砂漿物理性能，對流動度、失水量、保水率、抗壓強度、抗折強度進行研究分析。2.2.2合作成本設(shè)計試驗水泥砂漿各組分的材料配合比設(shè)計，水灰比為0.5,砂率為2,實驗設(shè)計的砂漿配合比如表4所示。2.2.3改性磷石膏水泥砂漿的制備試驗試驗前，首先將在40℃干燥箱中放入磷石膏，烘干48h后摻入生石灰，攪拌均勻后靜置24h。試驗所采用的改性磷石膏水泥砂漿：先將河砂和生石灰預(yù)處理的磷石膏攪拌1min使其充分均勻混合(干拌),再加入水泥和水攪拌2min,然后將改性磷石膏水泥砂漿裝入模具(40mm×40mm×160mm)中，并在振搗臺上振搗30s制備成的砂漿試塊，靜置24h后拆模放入溫度為20±2℃,濕度為95%的恒溫恒濕養(yǎng)護箱中，養(yǎng)護28d后拿出養(yǎng)護室，擦干表面進行力學(xué)性能試驗。2.3改變石膏水泥砂漿的測試和性能2.3.1水泥砂漿的跳堂試驗流動度反映水泥在正常工作條件下相對需水量的大小。試驗設(shè)計按照《水泥膠砂流動度測試方法》(GB/T2419-2005)來測定改性磷石膏水泥砂漿的流動度。試驗設(shè)備主要有跳桌、截錐模、圓柱形搗棒等。操作步驟如下：跳桌先空跳一個周期25次，確保儀器可正常使用，取500g水泥，加入不同摻量生石灰的改性磷石膏及125g的拌合水，在水泥砂漿攪拌機中制備改性磷石膏水泥砂漿，將拌好的膠砂分兩層迅速裝入模內(nèi)，第一層至截面高度的2/3處，搗實后裝第二層，第二層裝至約高出截錐圓模20mm處，再次振搗后抹平頂面，垂直向上輕輕移去截錐圓模，啟動計時器并開啟跳桌，完成一個周期25次的跳動。改性磷石膏水泥砂漿的流動度試驗從水泥加入水中開始，應(yīng)在6min內(nèi)完成。用直尺量取磷石膏水泥砂漿在兩個相互垂直方向上的直徑，水泥砂漿的流動度數(shù)值取兩個直徑的算數(shù)平均值，精確至1mm。2.3.2失水量與保水率試驗保水性是新拌砂漿能夠保持水分的能力，保水性也指砂漿中各項組成材料不易分離的性質(zhì)。保水性好的砂漿能保存水分且有利于水泥水化，進而利于砂漿的施工和使用性能。保水性較差的砂漿容易產(chǎn)生泌水離析現(xiàn)象，影響砂漿的正常凝結(jié)硬化。為了表征不同摻量生石灰改性磷石膏水泥砂漿的保水性，試驗設(shè)計參考《無機膠凝砂漿試驗方法》(DIN18555-7),采用濾紙法分別測定改性磷石膏水泥砂漿的失水量和保水率。失水量和保水率通過濾紙前后質(zhì)量的改變大小來表征。失水量是指新拌砂漿經(jīng)濾紙吸水后保留的水量與金屬試模表面積的比值，保水率指新拌砂漿經(jīng)濾紙吸水后保留的水量與含水量的比值。在玻璃托板和模具間放六層濾紙，上面一層是快速過濾濾紙，下面五層是慢速過濾濾紙，首先用天平測得玻璃托板和濾紙的質(zhì)量，記為.(1)式中.(2)式中2.3.3gb/t1651-1999改性磷石膏水泥砂漿試件的抗折強度按照《水泥膠砂強度檢驗方(ISO法)》(GB/T17671-1999)進行測定。不同摻量改性磷石膏水泥砂漿試件養(yǎng)護到28d齡期后從標準養(yǎng)護箱中取出，進行抗折強度的測定。試驗中取三組磷石膏水泥砂漿試塊的平均值作為試驗的測定結(jié)果?？拐蹚姸?1.5式中：2.3.4膠砂強度的測定改性磷石膏水泥砂漿試件的抗折強度按照《水泥膠砂強度檢驗方(ISO法)》(GB/T17671-1999)進行測定。將抗折試驗后的六個斷塊進行抗壓強度測試?？箟簭姸戎?式中：3試驗結(jié)果與分析3.1摻量對水泥砂漿流動性的影響圖1為不同摻量的生石灰摻入磷石膏后水泥砂漿流動度的變化規(guī)律曲線圖。流動度可以間接來表征水泥和砂子之間相互的摩擦力，流動度對應(yīng)的需水量更接近水泥正常水化硬化實際應(yīng)用中的需水量，較大流動度便于試驗成型和施工操作，工程中要在保證砂漿的流動性的前提下，用水量盡可能少。由圖1所示，摻入不同摻量生石灰摻入磷石膏水泥砂漿的流動度均比對照組水泥砂漿的流動度低。分析圖1可知，摻入1%,2%,3%,4%,5%的生石灰摻入磷石膏水泥砂漿比對照組水泥砂漿的流動度分別下降了3.57%,5.10%,6.63%,17.8%,21.92%。隨著生石灰摻入磷石膏，流動度逐漸減小，一方面是因為磷石膏晶體形態(tài)的多樣性，磷石膏具有吸水性，砂漿體系內(nèi)部水分變少，磷石膏內(nèi)部含有P3.2兩組“r0”對比由圖2可知，隨著生石灰摻入磷石膏，改性磷石膏水泥砂漿的失水量逐漸降低，當摻加1%,2%,3%,4%,5%的生石灰改性磷石膏水泥砂漿時，磷石膏水泥砂漿的失水量與對照組(R0)相比分別降低了6.30%,7.87%,11.02%,15.75%和18.90%。由圖3可知，改性磷石膏水泥砂漿隨著生石灰摻入量的增加，保水率逐漸增大，其中R5實驗組水泥砂漿的保水率最大，為96%,分析圖2、圖3可以看出，摻入生石灰降低了磷石膏水泥砂漿的失水量，且提高了改性磷石膏水泥砂漿的保水率，改性磷石膏水泥砂漿的失水量和保水率變化規(guī)律表明，添加的生石灰使水泥砂漿相比空白對照組具有更好的保水性能。其原因是生石灰具有良好的保水性，生石灰水化成Ca(OH)3.3不同摻量磷石膏水泥砂漿抗折強度和壓強度圖4是不同摻量生石灰養(yǎng)護28d的改性磷石膏水泥砂漿試塊力學(xué)實驗前的外觀圖，圖5是抗折實驗后的試塊外觀圖，圖6為R5經(jīng)過抗折試驗后的試塊斷面圖。根據(jù)圖4、圖5、圖6觀察可知，經(jīng)過抗折實驗后，試塊斷面較為平整，孔洞很少，而改性磷石膏水泥砂漿試塊R5,其斷面出現(xiàn)了很多孔洞，有一些白灰色顆粒，可能是改性的磷石膏。并且大小不一的砂漿顆粒有不同程度的脫落，砂漿脫落現(xiàn)象明顯且許多砂粒暴露在其表面，這可能是R5抗折強度急劇下降的原因。圖7為改性磷石膏水泥砂漿28d抗折強度變化曲線。由圖7可以看出，隨著生石灰的摻入量的增加，改性磷石膏水泥砂漿的28d抗折強度先增加后減少，生石灰摻入量為在1%到2%時，改性磷石膏水泥砂漿抗折強度增長率最大，當生石灰摻入量為2%,改性磷石膏水泥砂漿抗折強度值最高，為7.06MPa。圖8為改性磷石膏水泥砂漿28d抗壓強度變化曲線。由圖8可以看出，隨著生石灰的摻入量的增加，改性磷石膏水泥砂漿的28d抗壓強度先增加后減少，其抗壓強度值均大于對照組R0,生石灰的摻入對提高磷石膏水泥砂漿抗壓強度的效果明顯，當生石灰摻入量為2%,改性磷石膏水泥砂漿抗壓強度值最高，為37.41MPa。由圖7、圖8可得，摻入一定量的生石灰有利于提高磷石膏水泥砂漿的強度，但過量的生石灰會導(dǎo)致硬化體強度降低。這主要是因為一方面磷石膏中有大量雜質(zhì)，其中磷酸鹽使磷石膏水泥砂漿凝結(jié)時間明顯延長，降低了膠凝材料的物理力學(xué)強度，尤其是H4不同摻量生石灰磷石膏水泥砂漿的保水性生石灰能夠有效消除磷石膏中可溶性的雜質(zhì)，生