生石灰对磷石膏水泥砂浆基本物理性能的影响

生石灰对磷石膏水泥砂浆基本物理性能的影响

1总结磷酸石膏是一种难以处理的工业固体残渣，其主要成分是钙。2实验部分2.1试验材料及设备磷石膏：来自武汉市武汉中东磷业科技有限公司。其主要成分为CaSO水泥：均采用华新水泥，规格为P·O42.5普通硅酸盐水泥。且各项性能指标均符合规范《硅酸盐水泥》(GB175-2007)中的有关规定，主要化学成分如表1所示。河砂：骨料采用普通河砂中的混合砂，颗粒大小均匀，最大粒径不超过2mm,颗粒级配如表2所示。生石灰：试验所用的生石灰主要成分为CaO,建筑材料专用生石灰，密封备用，外为白色，无定形。主要的化学成分如表3所示。水：试验采用满足规范要求的自来水。2.2磷酸水泥砂浆的制备2.2.1总掺量和掺量确定在磷石膏中掺加生石灰进行中和陈化处理，研究5种不同掺量(1%,2%,3%,4%,5%)生石灰中和磷石膏后制备的磷石膏水泥砂浆，记为R1、R2、R3、R4、R5。不同掺量的改性磷石膏水泥砂浆构成5组试验组，再以未掺加生石灰的磷石膏水泥砂浆(记为R0)为对照组，对照组和试验组构成6组试验。试验中生石灰掺入磷石膏水泥砂浆各组分的材料配合比设计依据《聚合物改性水泥砂浆试验规程》进行，对比分析改性磷石膏水泥砂浆物理性能，对流动度、失水量、保水率、抗压强度、抗折强度进行研究分析。2.2.2合作成本设计试验水泥砂浆各组分的材料配合比设计，水灰比为0.5,砂率为2,实验设计的砂浆配合比如表4所示。2.2.3改性磷石膏水泥砂浆的制备试验试验前，首先将在40℃干燥箱中放入磷石膏，烘干48h后掺入生石灰，搅拌均匀后静置24h。试验所采用的改性磷石膏水泥砂浆：先将河砂和生石灰预处理的磷石膏搅拌1min使其充分均匀混合(干拌),再加入水泥和水搅拌2min,然后将改性磷石膏水泥砂浆装入模具(40mm×40mm×160mm)中，并在振捣台上振捣30s制备成的砂浆试块，静置24h后拆模放入温度为20±2℃,湿度为95%的恒温恒湿养护箱中，养护28d后拿出养护室，擦干表面进行力学性能试验。2.3改变石膏水泥砂浆的测试和性能2.3.1水泥砂浆的跳堂试验流动度反映水泥在正常工作条件下相对需水量的大小。试验设计按照《水泥胶砂流动度测试方法》(GB/T2419-2005)来测定改性磷石膏水泥砂浆的流动度。试验设备主要有跳桌、截锥模、圆柱形捣棒等。操作步骤如下：跳桌先空跳一个周期25次，确保仪器可正常使用，取500g水泥，加入不同掺量生石灰的改性磷石膏及125g的拌合水，在水泥砂浆搅拌机中制备改性磷石膏水泥砂浆，将拌好的胶砂分两层迅速装入模内，第一层至截面高度的2/3处，捣实后装第二层，第二层装至约高出截锥圆模20mm处，再次振捣后抹平顶面，垂直向上轻轻移去截锥圆模，启动计时器并开启跳桌，完成一个周期25次的跳动。改性磷石膏水泥砂浆的流动度试验从水泥加入水中开始，应在6min内完成。用直尺量取磷石膏水泥砂浆在两个相互垂直方向上的直径，水泥砂浆的流动度数值取两个直径的算数平均值，精确至1mm。2.3.2失水量与保水率试验保水性是新拌砂浆能够保持水分的能力，保水性也指砂浆中各项组成材料不易分离的性质。保水性好的砂浆能保存水分且有利于水泥水化，进而利于砂浆的施工和使用性能。保水性较差的砂浆容易产生泌水离析现象，影响砂浆的正常凝结硬化。为了表征不同掺量生石灰改性磷石膏水泥砂浆的保水性，试验设计参考《无机胶凝砂浆试验方法》(DIN18555-7),采用滤纸法分别测定改性磷石膏水泥砂浆的失水量和保水率。失水量和保水率通过滤纸前后质量的改变大小来表征。失水量是指新拌砂浆经滤纸吸水后保留的水量与金属试模表面积的比值，保水率指新拌砂浆经滤纸吸水后保留的水量与含水量的比值。在玻璃托板和模具间放六层滤纸，上面一层是快速过滤滤纸，下面五层是慢速过滤滤纸，首先用天平测得玻璃托板和滤纸的质量，记为.(1)式中.(2)式中2.3.3gb/t1651-1999改性磷石膏水泥砂浆试件的抗折强度按照《水泥胶砂强度检验方(ISO法)》(GB/T17671-1999)进行测定。不同掺量改性磷石膏水泥砂浆试件养护到28d龄期后从标准养护箱中取出，进行抗折强度的测定。试验中取三组磷石膏水泥砂浆试块的平均值作为试验的测定结果。抗折强度=1.5式中：2.3.4胶砂强度的测定改性磷石膏水泥砂浆试件的抗折强度按照《水泥胶砂强度检验方(ISO法)》(GB/T17671-1999)进行测定。将抗折试验后的六个断块进行抗压强度测试。抗压强度值=式中：3试验结果与分析3.1掺量对水泥砂浆流动性的影响图1为不同掺量的生石灰掺入磷石膏后水泥砂浆流动度的变化规律曲线图。流动度可以间接来表征水泥和砂子之间相互的摩擦力，流动度对应的需水量更接近水泥正常水化硬化实际应用中的需水量，较大流动度便于试验成型和施工操作，工程中要在保证砂浆的流动性的前提下，用水量尽可能少。由图1所示，掺入不同掺量生石灰掺入磷石膏水泥砂浆的流动度均比对照组水泥砂浆的流动度低。分析图1可知，掺入1%,2%,3%,4%,5%的生石灰掺入磷石膏水泥砂浆比对照组水泥砂浆的流动度分别下降了3.57%,5.10%,6.63%,17.8%,21.92%。随着生石灰掺入磷石膏，流动度逐渐减小，一方面是因为磷石膏晶体形态的多样性，磷石膏具有吸水性，砂浆体系内部水分变少，磷石膏内部含有P3.2两组“r0”对比由图2可知，随着生石灰掺入磷石膏，改性磷石膏水泥砂浆的失水量逐渐降低，当掺加1%,2%,3%,4%,5%的生石灰改性磷石膏水泥砂浆时，磷石膏水泥砂浆的失水量与对照组(R0)相比分别降低了6.30%,7.87%,11.02%,15.75%和18.90%。由图3可知，改性磷石膏水泥砂浆随着生石灰掺入量的增加，保水率逐渐增大，其中R5实验组水泥砂浆的保水率最大，为96%,分析图2、图3可以看出，掺入生石灰降低了磷石膏水泥砂浆的失水量，且提高了改性磷石膏水泥砂浆的保水率，改性磷石膏水泥砂浆的失水量和保水率变化规律表明，添加的生石灰使水泥砂浆相比空白对照组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不同掺量磷石膏水泥砂浆抗折强度和压强度图4是不同掺量生石灰养护28d的改性磷石膏水泥砂浆试块力学实验前的外观图，图5是抗折实验后的试块外观图，图6为R5经过抗折试验后的试块断面图。根据图4、图5、图6观察可知，经过抗折实验后，试块断面较为平整，孔洞很少，而改性磷石膏水泥砂浆试块R5,其断面出现了很多孔洞，有一些白灰色颗粒，可能是改性的磷石膏。并且大小不一的砂浆颗粒有不同程度的脱落，砂浆脱落现象明显且许多砂粒暴露在其表面，这可能是R5抗折强度急剧下降的原因。图7为改性磷石膏水泥砂浆28d抗折强度变化曲线。由图7可以看出，随着生石灰的掺入量的增加，改性磷石膏水泥砂浆的28d抗折强度先增加后减少，生石灰掺入量为在1%到2%时，改性磷石膏水泥砂浆抗折强度增长率最大，当生石灰掺入量为2%,改性磷石膏水泥砂浆抗折强度值最高，为7.06MPa。图8为改性磷石膏水泥砂浆28d抗压强度变化曲线。由图8可以看出，随着生石灰的掺入量的增加，改性磷石膏水泥砂浆的28d抗压强度先增加后减少，其抗压强度值均大于对照组R0,生石灰的掺入对提高磷石膏水泥砂浆抗压强度的效果明显，当生石灰掺入量为2%,改性磷石膏水泥砂浆抗压强度值最高，为37.41MPa。由图7、图8可得，掺入一定量的生石灰有利于提高磷石膏水泥砂浆的强度，但过量的生石灰会导致硬化体强度降低。这主要是因为一方面磷石膏中有大量杂质，其中磷酸盐使磷石膏水泥砂浆凝结时间明显延长，降低了胶凝材料的物理力学强度，尤其是H4不同掺量生石灰磷石膏水泥砂浆的保水性生石灰能够有效消除磷石膏中可溶性的杂质，生