纤维素醚改性水泥浆体水化规律.docVIP

纤维素醚改性水泥浆体水化规律 - 工程事故分析 纤维素醚改性水泥浆体水化规律 　　外墙外保温系统中的抗裂砂浆(3～5 mm)、粘结砂浆(3～8 mm)及水工建筑的修补加固砂浆(10～20 mm)等相比厚度和尺度较大的普通砂浆或混凝土，具有表面积大和初始失水严重的特点，使用时温/湿度变化剧烈，导致砂浆结构的动态演变会形成不同相之间截然不同的尺寸、形状和空间分布，从而导致砂浆的最终物理性能差异。尽管Jenni[1]很早就认识到“薄层砂浆的主要特征是高的水灰比，但由于薄层系统的高面积/体积，砂浆会迅速硬化，最终使水泥水化的程度小于30%”。 　　摘 要：以泡沫混凝土为高吸水性基体，研究了薄层纤维素醚改性水泥浆体在快速失水条件下的水化规律。从水泥浆体表面至与基体界面处，将水泥浆体平均分为3层，利用失水速度、含水率、XRD、FTIR和TGDSCDTG等测试方法对每层6 h、12 h、1 d和3 d的试样进行分析。结果表明：水化时间小于6 h时，各层水泥浆体快速失水，只在第2和第3层中检测到Ca(OH)2的特征衍射峰。当水化时间大于12 h时，失水速度显著降低，在3层水泥浆体中均可检测到Ca(OH)2的特征衍射峰，且从浆体表层至与基层界面处，水化产物衍射峰的强度不断增大，水化产物 C-S-H凝胶中硅氧四面体的聚合态发生变化。随着水化时间延长，水化产物Ca(OH)2的衍射峰和振动峰不断增强。 　　关键词：纤维素醚,水泥浆体,失水速度,快速失水,泡沫混凝土 　　对于快速失水、大表面积的特殊薄层结构，Messan等[2]利用光学系统对砂浆在 0～24 h内的自由形变进行了研究，对纤维素醚、EVA、玻璃纤维在砂浆中的抗裂原理进行了分析。Bentz等[3]利用XRD(X射线衍射)技术研究了瓷砖粘接剂。Pourchez等[45]研究了纤维素醚对水泥浆体微观结构的影响。Jenni [6] 等研究了湿养护过程中聚合物改性砂浆微观结构和物理性能的变化。Knapen等[78]研究了水溶性聚合物在水泥砂浆中的桥联作用。在中国，王培明等 [910]研究了纤维素醚对水泥浆体的物理性能和水化的影响。张国防等[1112]利用等温量热法、核磁共振谱分析、X 射线衍射相分析以及热重差示扫描量热分析等方法，研究了羟乙基甲基纤维素对水泥水化的影响，指出羟乙基甲基纤维素能够降低水化放热速率和水化放热量。但总的来说，目前研究主要集中在普通砂浆水化规律或薄层结构物理性能。快速失水环境下的薄层砂浆因失水和薄层结构不均匀性导致砂浆硬化和微结构形成及水化产物的分布规律尚未见报道。 　　马保国，等：快速失水条件下纤维素醚改性水泥浆体水化规律 　　笔者以泡沫混凝土为高吸水性基体，研究薄层纤维素醚改性水泥浆体在快速失水条件下的水化规律。对水泥浆体进行分层处理，研究水化产物在时间和空间上的分布规律。 　　1 原材料与试验方法 　　1.1 原材料 　　采用湖北华新水泥厂生产的42.5普通硅酸盐水泥，质量密度为3.15 g/cm3，其物理性能和化学成分分别见表1和表2。纤维素醚为美国赫克力士集团公司生产的羟丙基甲基纤维素醚(以下简称HPMC)，粘度为100 Pas。高吸水性基体为自制泡沫混凝土，24 h的吸水率为65%，孔隙率为75%，体积密度为500 kg/m3。采用数字显微镜 (KH7700)观察泡沫混凝土的结构，放大倍数为100倍。如图1所示，泡沫混凝土孔径为200～500 μm，多为开孔结构，孔壁薄且有缺陷，致使孔与孔间相连。当水泥浆体成型在其表面时，水可以迅速由泡沫混凝土表面进入内部。 　　1.2 试验方法 　　HPMC掺量为水泥质量的0.4%，水灰比为040，搅拌完毕后，用自制模具在擦拭干净的泡沫混凝土表面成型，模具的尺寸为：40 mm×40 mm×6 mm，在成型好的试样上面覆盖保鲜膜，侧面涂上石蜡。养护温度为(20±5)，相对湿度为65%，分别养护6 h、12 h、1 d和3 d，用刀片和切片机自水泥浆体表面至与基体界面处将试样平均分为3层，如图2所示。 　　为保证测试结果的准确性，平行成型6组试样，其中5组用于测试各层试样不同龄期的失水速度和含水率，失水速度按式(1)计算，含水率为各层水泥浆体中t时刻剩余水量与初始含水量之比。1组用于XRD、FTIR 和TGDSCDTG分析，用无水乙醇中止水化。采用日本Rigaku(理学)公司D/MaxRB转靶X射线衍射仪析进行物相分析，美国热电尼高力公司 Nexus智能型傅立叶变换红外光谱仪测量分子的振动光谱研究分子的结构与性能，美国PE公司生产的差示扫描量热仪测定物质的热分解温度和含量。 　　2 结果与讨论 　　2.1 失水速度与含水率 　　表3为各层水泥浆体不同龄期的失水速度和含水率。水化6 h时，各层的失水速度分别为184.4、175.2和