石膏和石灰复合材料碳化养护力学性能的研究

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对石膏类固体废弃物等的研究是一个热点,为了提高建筑石膏的抗压强度和耐水性,也为综合利用石灰、电石渣和氟石膏,本文将石膏(建筑石膏、氟石膏)、石灰(熟石灰、电石渣)和水按不同比例混合后,采用3 MPa压力压制成型后,将试件放入带有压力的二氧化碳养护釜中养护。以抗压强度和软化系数为研究对象,并采用XRD、差热热重和扫描电镜对比分析了在不同石膏和石灰比例、不同水料比时,复合材料硬化后的性状。主要结论如下:(1)采用二氧化碳养护建筑石膏和熟石灰复合材料,可以大幅提高其力学性能和耐水性能。当建筑石膏和熟石灰的质量比例为7:3、水料比为0.2时,其碳化养护24 h的抗压强度为29.1 MPa,软化系数为1.05;固定熟石灰掺量30%,当水料比分别为0.1、0.2和0.3时,抗压强度和软化系数均先增大后减小,在水料比为0.2时,这两项性能最优。(2)将建筑石膏和电石渣复合,采用二氧化碳进行养护,复合材料具有较好的力学性能和耐水性能。当建筑石膏与电石渣质量比为7:3、水料比为0.2时,复合材料碳化养护24 h的抗压强度达到14.1 MPa,软化系数为0.82,分别比纯石膏高117%和228%。当建筑石膏与电石渣质量比为5:5,水料比为0.2时,复合材料的抗压强度达到13.5 MPa,软化系数为1.26,分别比纯石膏高107%和404%。在所研究的3种水料比(0.1、0.2和0.3)中,复合材料的最佳水料比为0.2。电石渣的最佳掺量为30%-50%。(3)熟石灰和氟石膏复合材料经过碳化养护后,复合材料具有较好的力学性能和耐水性能。水料比为0.1和0.2时,随着熟石灰掺量的增加,复合材料的抗压强度也逐渐增大。随着水料比的增加,复合材料的抗压强度降低。水料比为0.1,熟石灰掺量为70%时效果最好,抗压强度能达到22.4 MPa。(4)XRD、DTA-TG、SEM测试结果表明,碳化养护后复合材料的主要水化产物为Ca SO4·2H2O和Ca CO3,其力学性能和耐水性能提高的主要原因是可能是由于经过碳化养护后,试件表面层生成了大量的Ca CO3,使试件表面结构更加致密,阻止了大量水分向试件内部迁移、内部Ca2+和SO42-的析出,从而提高了其整体性能。
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