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环氧耐磨地坪漆百科--環氧自流平砂漿耐水性改善

环氧树脂哑光地坪

環氧自流平砂漿耐水性改善及機理研究


隨著低彈性模量的薄飾面材料(PVC 地板、橡膠地板卷材等)應用越來越廣泛,地面環氧自流平材料已逐漸成為大型超市、停車場、工廠車間、倉庫等地面鋪築的首選材料。石膏基環氧自流平材料力學性能發展快,施工簡單,硬化後體積穩定性好,具有保溫隔熱、隔音、調濕等功能,是現有市場的主流產品。由於石膏屬於氣硬性膠凝材料,表面硬度低,耐水性和耐磨性均較差是此類材料普遍存在的問題。


脫硫石膏(FGD)是將含硫燃料(煤、石油)燃燒後所產生的煙氣經過相應脫硫凈化處理過程得到的工業副產品,其煅燒後得到的建築石膏(CaSO4·0.5H2O)在凝結特性、水化動力學和物理力學性質等方面不比天然建築石膏差[3-4]。因此,采用脫硫石膏代替天然石膏生產環氧自流平材料越來越受到重視[5-7]。與天然石膏不同,脫硫石膏是在漿液中快速沉淀形成,其粒度小,粒徑主要分佈在40~60 μm,級配嚴重不合理,因此,脫硫石膏的流變性能較差,配置的砂漿漿體更容易發生離析、分層和泌水現象。更重要的是,脫硫石膏基砂漿硬化後孔隙率偏高,這些孔隙為外界水分及其他離子提供瞭通道,嚴重影響其耐水性和耐久性,縮短環氧自流平材料的服役壽命。


本試驗考察將粉煤灰和水泥等質量代替一定的脫硫石膏後環氧自流平材料流動性、凝結時間及早期強度等性能的變化規律,研究粉煤灰和水泥對脫硫石膏環氧自流平硬化試塊孔隙率及孔徑分佈的影響,孔隙率變化對耐水性的影響規律與作用機理,為脫硫石膏基環氧自流平砂漿的耐水性改善提供科學有效的技術方案。


1 試驗部分


1.1 原料 


石膏粉為河北唐山凱傑公司脫硫石膏粉,主要礦物組成為半水石膏,具體物理性能見表1。粉煤灰為Ⅱ級灰,礦物組成主要為莫來石和石英,含少量石灰石;水泥為金隅 P·O42.5 水泥。原料化學組成,見表2。外加劑主要包括保水劑、羥丙基甲基纖維素HPMC、高效減水劑WR、消泡劑B-1、乙烯- 醋酸乙烯共聚物(EVA)可再分散乳膠粉S-05,均為市售產品。骨料為天然河砂經0.6 mm 篩網篩分後的細砂。


1.2 試驗方法


以脫硫石膏粉為主要膠凝材料,粉煤灰等質量代替比例為0、10%、20%、30%,水泥等質量代替比例為0、4%、8%、12%、16%,討論二者摻量變化對脫硫石膏環氧自流平砂漿拌合物的流動性、凝結時間及早期力學性能的影響規律;以抗壓軟化系數為主要指標考察耐水性的變化,具體測試過程為:成型後帶模標準養護1 d,測試24 h 強度;標準養護1 d 後的試塊,將其中一組放入(20±2)℃水中養護1 d,測試水養強度,另一組40 ℃烘至絕幹得到絕幹強度,抗壓軟化系數= 絕幹強度/ 水養強度。吸水率測試條件為:絕幹試塊,浸泡在(20±2)℃靜水中24 h 後的質量變化。其中,脫硫石膏、砂與水的質量比1∶0.5∶0.45,具體試驗方法按照GB/T 17669.3-1999《建築石膏力學性能的測定》的要求進行。壓汞測試選用空白樣,以及粉煤灰和水泥摻量分別為20% 和10% 的絕幹試塊進行,所用儀器為美國麥克公司的AutoPore IV9500 型壓汞儀。


2 結果與討論


2.1 粉煤灰對砂漿基本性能的影響粉煤灰摻量對脫硫石膏基環氧自流平砂漿基本性能的影響,見圖1。從圖1 可看出,隨著粉煤灰摻量的增加,砂漿拌合物的流動性大幅度改善,摻量為30% 時,流動度值增加37%,且30 min 經時損失不大;摻入粉煤灰延長瞭砂漿的凝結時間,初凝與終凝時間間隔有增加趨勢,但均能滿足現場施工要求。粉煤灰摻入量較大時,會降低砂漿早期強度,但控制適宜的摻量,可凸顯出粉煤灰對流動性的改善作用。可見適量粉煤灰等質量代替脫硫石膏後,砂漿流動度顯著改善,這為環氧自流平砂漿降低單方用水量提供瞭條件,用水量降低不僅可彌補因摻加粉煤灰帶來的力學性能下降,且對耐水性及耐久性有著重要影響。除瞭二水石膏晶體自身溶解度較大外,為保證施工性能,石膏基環氧自流平砂漿的用水量(60% 左右)遠大於其水化所需理論用水量(18.6%),較高的孔隙率結構是其耐水性差的原因。摻入粉煤灰降低石膏所占比例,優化脫硫石膏的“微級配”,且粉煤灰球形顆粒具有一定的“滾珠效應”,可進一步增加砂漿流動度,共同實現降低用水量的目的。微觀上,砂漿中可水溶性水化產物二水石膏含量減小,孔隙率下降,孔徑分佈得到優化,宏觀表現為耐水性和耐久性提升。2.2 水泥對砂漿性能的影響摻入水泥對環氧自流平砂漿基本性能的影響,見圖2。


從圖2 可看出,摻入水泥也可增加砂漿流動性,摻量大於8% 時,流動度經時損失有增加趨勢,初凝和終凝時間均明顯縮短。摻入水泥未對早期強度產生明顯影響。摻入水泥對砂漿性能影響與粉煤灰有明顯不同,這主要是因為水泥自身有很強的水化反應活性,遇水後即可快速反應,加速脫硫石膏水化過程,從而對砂漿拌合物性能產生顯著影響。同時,本次測試均為1 d 齡期,水泥水化程度非常低,這是力學性能變化不大的主要原因,隨著齡期延長,水泥持續水化對砂漿後期力學性能的增長、細化孔徑及耐久性改善均會有很大幫助。

綜合考慮砂漿材料施工性能與力學性能,粉煤灰和水泥替代比例應分別控制在20% 和10% 以內。


2.3 耐水性和軟化系數 


粉煤灰和水泥摻量對砂漿吸水率和軟化系數的影響,見圖3。選取粉煤灰摻量20%,水泥摻量8% 和空白樣,對應的編號為FDG80-FA20,FDG92-C8 和FDG100,測試分析瞭絕幹試樣的孔隙率與孔徑分佈,結果見表3。


由圖3 可知,摻入粉煤灰和水泥均可提高砂漿軟化系數,後者效果更明顯,這主要是二者水化反應活性差異造成,吸水率變化與軟化系數有一定相關性,但不是線性相關。粉煤灰等質量替代脫硫石膏後,由於其自身基本無水化活性,僅能發揮“微集料”和“滾珠效應”的物理作用,故其摻量大於30% 後,力學性能顯著下降,孔徑粗化,吸水率增加,最終影響砂漿耐水性。水泥水化活性較高,當重新浸泡在水中後,未水化的水泥繼續水化,產生更多水化矽酸鈣(C-S-H)凝膠及鈣礬石(AFt)等低溶解度水化產物,細化孔徑,降低吸水率,明顯增強脫硫石膏砂漿耐水侵蝕性能。


由表3 可看出,脫硫石膏基環氧自流平材料的孔徑集中在100~10 000 nm 范圍內,合計在95% 以上,遠遠大於普通混凝土材料的粒徑分佈區間,這符合孔隙率與強度之間的一般對應關系;粉煤灰和水泥摻入對砂漿均有顯著填充密實作用,且對粗(3 000~10 000nm)、中(1 000~3 000 nm)、細(100~1 000 nm)3 個孔徑區間的孔徑分佈產生重大影響。由於水泥自身具有較強的水化反應活性,故其孔徑細化效果更加明顯,相較空白樣而言,粗孔徑區間占比下降90% 以上。孔徑細化特別是粗孔數量大幅減少,不僅有利於力學性能發揮,而且降低瞭外界與砂漿內部水、氣及腐蝕性介質的交換概率和程度,對石膏基環氧自流平砂漿的耐水性及耐久性意義重大。

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