有机防水剂对脱硫石膏砌块性能影响的研究

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综合利用火力发电厂产生的大量脱硫石膏既能节约资源又能保护环境,同时脱硫石膏砌块具有质轻、防火、保温以及保湿等优点,被广泛用作建筑墙体材料。但是脱硫石膏砌块的耐水性能差,浸水后强度明显降低并且会产生严重的泛霜现象,影响力学性能和外观,使其应用范围受限。有鉴于此,本文系统地研究了添加甲基硅酸钠、二甲基硅油和聚甲基氢硅氧烷对脱硫石膏砌块的力学性能、防水性能、防泛霜性能的影响,添加甲基硅酸钠与铝粉对脱硫石膏砌块的防泛霜性能和力学性能的影响,以及复掺有机防水剂对脱硫石膏砌块的力学性能和防水性能的影响;采用红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDS)等分析手段,探究了有机防水剂对脱硫石膏砌块性能改善的作用机理。研究工作取得了如下主要成果:(1)甲基硅酸钠掺量在0.2wt.%~1.4wt.%范围内,随着掺量增大,脱硫石膏砌块强度先增后减,表面接触角不断增大,吸水率不断降低,软化系数稳定增长;在最佳掺量1.0wt.%时,掺甲基硅酸钠的脱硫石膏砌块强度与未掺的相比变化不大,吸水率降至7%、软化系数达到0.85。(2)聚甲基氢硅氧烷掺量在0.3wt.%~0.7wt.%范围内,随着掺量增大,脱硫石膏砌块强度先增后减,表面接触角先增后减,吸水率逐步降低,其最佳掺量是0.4wt.%时,此时脱硫石膏砌块的性能与未掺的相比得到显著改善,抗压强度从12.5MPa增加到16.1MPa,抗折强度从4.9MPa增长到6.8MPa,吸水率从21.00%降至3.17%,接触角从0°变为121.75°。(3)IR分析表明,掺甲基硅酸钠和聚甲基氢硅氧烷均能在砌块表面和孔壁形成疏水性薄膜,这是导致砌块吸水率降低、软化系数提高的主要原因;SEM和EDS分析表明,掺入甲基硅酸钠和和聚甲基氢硅氧烷会改变二水石膏晶体形貌和砌块的微观结构,在其最佳掺量情况下,砌块强度不降低。(4)甲基硅酸钠、二甲基硅油和聚甲基氢硅氧烷等3种防水剂两两复合使用没有协同效应,并且防水性能还会降低。与聚甲基氢硅氧烷单掺时的最佳掺量相比,防水剂两两复合使用时,脱硫石膏砌块的吸水率一般为15%,表面接触角一般小于50°,抗压强度从16.5MPa降到12.0MPa,抗折强度从6.5MPa降到3.9MPa。(5)利用稀浆成型工艺制备出的脱硫石膏砌块,成型和晾晒后含有大量的孔隙,而加入排水防水剂后,会使石膏砌块在终凝后排出15wt.%~20wt.%的水分,把砌块内盐类排出,达到防止泛霜的效果。(6)在各自最佳掺量条件下,各种防水剂对脱硫石膏砌块性能改善由大至小的顺序为:0.4wt.%掺量的聚甲基氢硅氧烷>1.0wt.%掺量的甲基硅酸钠>0.15wt.%掺量的甲基硅酸钠加铝粉>二甲基硅油>其他防水剂。
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