4.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析
TGA(包括微分熱重分析) 方法分別對(duì)AF 和NF 二個(gè)試樣在室溫~10000C溫度范圍內(nèi)的熱行為進(jìn)行了測(cè)定。升溫速度為100C/min。
水泥混凝土主要水化相是水化硅酸鈣(C-S-H)、鈣礬石(AFt)、氫氧化鈣Ca(OH)2 。從TGA-DTA 曲線可知, 試樣在加熱過程中出現(xiàn)了3個(gè)明顯失重區(qū)間段及其對(duì)應(yīng)的3個(gè)較大吸熱峰,吸熱峰與TGA-DTA 曲線上微分熱重曲線的失重速率最快點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
第一個(gè)較大吸熱峰在1000C附近,對(duì)應(yīng)區(qū)間在室溫~2000C,失重在40%左右。 在這一溫度段可能出現(xiàn)的谷大多是含水礦物脫水吸熱峰,它包括水化硅酸鈣(C-S-H)凝膠、鈣礬石(AFt)的層間水脫水過程和水化鋁酸鹽及單硫型水化硫鋁酸鈣(AFm)的脫水,由于水在各產(chǎn)物中的結(jié)合狀態(tài)不同,因此其脫水溫度也不同;第二個(gè)較大吸熱峰4300C附近,對(duì)應(yīng)區(qū)間在4000C~4700C,失重在1%左右。 主要為混凝土中的Ca(OH)2晶體在該點(diǎn)附近發(fā)生了分解反應(yīng),脫水并吸收了大量的熱;第三個(gè)吸熱峰在1700C附近,對(duì)應(yīng)溫度區(qū)段6000C~9500C,失重在2%左右。主要為CaCO3受熱發(fā)生了如下分解反應(yīng):CaCO3→CaO+CO2↑, 而且還有水化硅酸鹽的結(jié)構(gòu)水脫水. 從失重曲線上易得前2000C的失重?fù)p失遠(yuǎn)大于后面2000C~9500C失重?fù)p失。從TGA曲線可看出,7 天摻AF 水泥混凝土試樣吸熱量很大,水化反應(yīng)很快,強(qiáng)度進(jìn)一步提高。 說明摻AF 水泥混凝土試樣的硅酸鹽中的C2S、C3S水化逐漸增強(qiáng),生成的凝膠物質(zhì)增多,從而水泥石的強(qiáng)度也越來越高。
5 氨基磺酸鹽AF改性混凝土7d齡期水化產(chǎn)物形貌分析
5.1 實(shí)驗(yàn)原材料及實(shí)驗(yàn)儀器
實(shí)驗(yàn)原材料同熱分析相同,AF摻量為 0.5%。掃描電子顯微鏡型號(hào):X-650,廠商: 日本日立公司,空間分辨率:10nm.
5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
氨基磺酸系高效減水劑對(duì)混凝土改性七天水化齡期產(chǎn)物的形貌見圖8、圖9 所示。
從上圖可見加入AF后混凝土的7d形貌結(jié)構(gòu)變的更加致密,7d 混凝土基準(zhǔn)試樣水化產(chǎn)物, 針、柱狀的鈣礬石發(fā)育很好但相互搭接不夠緊密呈松散分布,沒有和C-S-H(CXSHX-0.5)凝膠形成密集體,有少量的孔洞,還有一定量的片狀Ca(OH)2呈零星分散。加了AF混凝土試樣7d 水化齡期產(chǎn)物看到,柱狀的鈣礬石和C-S-H(CXSHX-0.5)一定程度上變得緊密,和C-S-H(CXSHX-0.5)凝膠形成簇狀密集體,相互搭接后有被C-S-H(CXSHX-0.5)凝膠包裹在里的趨勢(shì), 形成了類似鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的趨勢(shì),互為連生、交叉,且孔隙變小,毛細(xì)孔徑變小,凝膠與鈣礬石緊密交織,孔隙比較規(guī)整,表面趨于平滑,六方柱狀的水化鋁酸鈣及粒子聚集的云霧狀C-S-H 凝膠相互交織,互相搭接,出現(xiàn)了類似于石狀紋理的結(jié)構(gòu)體。 因?yàn)锳F分散性能好,減水率高,因而減少了因水分蒸發(fā)面留下的氣隙,水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和水泥石結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生多大差異,只是C-S-H凝膠和鈣礬石生成數(shù)量更多了,氫氧化鈣的數(shù)量減少些,總空隙率減少,水泥石的結(jié)構(gòu)更加緊密。致使抗壓強(qiáng)度明顯高于7d 混凝土基準(zhǔn)試樣。
6 結(jié)束語
(1)通過電位、減水劑在水泥顆粒上的吸附狀況、流動(dòng)度等發(fā)現(xiàn):對(duì)于傳統(tǒng)的NF 等萘系高效減水劑對(duì)水泥的分散作用機(jī)理是由于減水劑在水泥顆粒的吸附,吸附量的大小決定膠粒的雙電層結(jié)構(gòu)的電位,電位在決定水泥顆粒的靜電斥力來影響減水劑對(duì)水泥的分散效果;而AF 由于其較多的支鏈結(jié)構(gòu),盡管導(dǎo)致其在水泥顆粒表面的吸附量小,但由于空間位阻和電位的共同作用,從而表現(xiàn)出其對(duì)水泥顆粒具有相當(dāng)良好的減水分散作用。
(2) 氨基磺酸鹽高效減水劑AF 具有高效減水性。 在混凝土中摻入AF,能使水泥混凝土粒子高度分散,大幅度減少拌和用水量;同時(shí),使混凝土流化,水分得以充分利用,進(jìn)行水化反應(yīng)。
(3)氨基磺酸鹽高效減水劑AF早期強(qiáng)度高。由于AF 的高效減水性,使得水化過程中失水也較少,產(chǎn)生的氣孔也就少,其密實(shí)性得以提高,強(qiáng)度自然得以增大。
(4)由于AF 具有使水泥顆粒高度分散性能,促進(jìn)水化作用,導(dǎo)致混凝土試樣用水量少,水化更快,水化產(chǎn)物更多,提高了早期強(qiáng)度。 此點(diǎn)與水泥砂漿,混凝土的強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果相符。
(5)氨基磺酸鹽高效減水劑(AF)的緩凝作用,及其高度分散性能,改變了水泥顆粒表面的表面性質(zhì),使得水泥懸浮體的穩(wěn)定程度得以提高并抑制了水泥顆粒的早期凝聚,延緩了水泥混凝土的水化和結(jié)構(gòu)的形成。因而在一定程度上又抑制了早期強(qiáng)度。
(6)通過對(duì)混凝土試塊進(jìn)行熱分析和掃描電鏡分析,發(fā)現(xiàn)AF的增強(qiáng)機(jī)理是由于AF 良好的分散作用和高減水作用,從而有利于水泥顆粒的充分水化,結(jié)構(gòu)更為密實(shí),提高了水泥的強(qiáng)度。同時(shí)有利于水化過程中的硅酸鈣水化物轉(zhuǎn)化為長纖維狀晶體,使混凝土的強(qiáng)度提高。