发泡硫氧镁胶凝材料的制备与改性研究

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发泡硫氧镁胶凝材料既发泡硫氧镁水泥是一种以硫氧镁水泥为基材的轻质材料,具有轻质保温、防火阻燃和钢筋腐蚀性弱等优点,但力学和耐水性能差等缺点限制了其使用。本文从增强改性、内掺憎水剂改性和复合改性三方面进行研究,以期制备出轻质、高强和耐水的发泡硫氧镁水泥。以干密度、抗压强度、软化系数和孔结构等宏观性能为指标,考察无机酸盐(磷酸二氢钠)和有机酸(苹果酸、丙二酸和葡萄糖酸)增强剂对发泡硫氧镁水泥的影响。结果表明:在添加量为0.9 wt%时,磷酸二氢钠改性的发泡硫氧镁水泥在密度等级为A05级时,抗压强度和软化系数达到最大值3.7582 MPa、0.81。苹果酸、丙二酸在不改变密度等级时,添加量为0.9 wt%和0.6 wt%时,抗压强度最大为4.013 MPa和3.662 MPa,分别为未改性前的3.91和2.41倍,软化系数为0.85和0.631分别为未改性前的4.41和2.97倍。以上改性剂均可以优化泡孔结构。葡萄糖酸的添加会增加破泡和连通孔率,虽会增加力学和耐水性能,但与体系不适应。有机酸由于其强的螯合作用,可以促进生成517晶核,并按螺旋错位的方式生长。磷酸二氢钠和苹果酸复合改性优于单掺改性,最优组合为磷酸二氢钠:苹果酸为2:1,添加量为1.2 wt%。以干密度、孔结构和吸水率考察内掺憎水剂硬脂酸钠、双乙撑硬脂酰胺和甲基硅酸钾对发泡硫氧镁水泥的影响。结果表明:硬脂酸钠和双乙撑硬脂酰胺都含有长碳链和体系相容性很好,可以优化泡孔结构;吸水率随着憎水剂添加量的增加大幅度减小,在硬脂酸钠添加量为2.1 wt%时,吸水率下降率为67.69%。甲基硅酸钾的添加会使泡孔结构疏松,干密度增加且并不会大幅度减少吸水率。以上憎水剂添加的试样水化产物没有改变,无法增加抗压强度和软化系数。复合改性剂是以硬脂酸钠为定量,考察不同添加量的增强剂对发泡硫氧镁水泥的干密度、抗压强度和软化系数、孔结构和吸水率的影响。结果表明:复合改性剂相比于单掺改性剂均可以大幅度增加抗压强度和软化系数,降低吸水率,苹果酸+硬脂酸钠复合改性效果最优,在密度等级为A05级时抗压强度为4.1703MPa和0.82;水化产物517晶相的长径比减少,结构更致密,具有憎水性。
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