4.4 試驗結果與分析
TGA(包括微分熱重分析) 方法分別對AF 和NF 二個試樣在室溫~10000C溫度范圍內(nèi)的熱行為進行了測定。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個明顯失重區(qū)間段及其對應的3個較大吸熱峰,吸熱峰與TGA-DTA 曲線上微分熱重曲線的失重速率最快點相對應。
第一個較大吸熱峰在1000C附近,對應區(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)物中的結合狀態(tài)不同,因此其脫水溫度也不同;第二個較大吸熱峰4300C附近,對應區(qū)間在4000C~4700C,失重在1%左右。 主要為混凝土中的Ca(OH)2晶體在該點附近發(fā)生了分解反應,脫水并吸收了大量的熱;第三個吸熱峰在1700C附近,對應溫度區(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:CaCO3→CaO+CO2↑, 而且還有水化硅酸鹽的結構水脫水. 從失重曲線上易得前2000C的失重損失遠大于后面2000C~9500C失重損失。從TGA曲線可看出,7 天摻AF 水泥混凝土試樣吸熱量很大,水化反應很快,強度進一步提高。 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,生成的凝膠物質(zhì)增多,從而水泥石的強度也越來越高。
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 實驗原材料及實驗儀器
實驗原材料同熱分析相同,AF摻量為 0.5%。掃描電子顯微鏡型號:X-650,廠商: 日本日立公司,空間分辨率:10nm.
5.2 實驗結果與討論
氨基磺酸系高效減水劑對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形貌結構變的更加致密,7d 混凝土基準試樣水化產(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, 形成了類似鋼筋混凝土結構的趨勢,互為連生、交叉,且孔隙變小,毛細孔徑變小,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構體。 因為AF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)物結構和水泥石結構沒有發(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,水泥石的結構更加緊密。致使抗壓強度明顯高于7d 混凝土基準試樣。
6 結束語
(1)通過電位、減水劑在水泥顆粒上的吸附狀況、流動度等發(fā)現(xiàn):對于傳統(tǒng)的NF 等萘系高效減水劑對水泥的分散作用機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構的電位,電位在決定水泥顆粒的靜電斥力來影響減水劑對水泥的分散效果;而AF 由于其較多的支鏈結構,盡管導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)出其對水泥顆粒具有相當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,使混凝土流化,水分得以充分利用,進行水化反應。
(3)氨基磺酸鹽高效減水劑AF早期強度高。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,其密實性得以提高,強度自然得以增大。
(4)由于AF 具有使水泥顆粒高度分散性能,促進水化作用,導致混凝土試樣用水量少,水化更快,水化產(chǎn)物更多,提高了早期強度。 此點與水泥砂漿,混凝土的強度測定結果相符。
(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構的形成。因而在一定程度上又抑制了早期強度。
(6)通過對混凝土試塊進行熱分析和掃描電鏡分析,發(fā)現(xiàn)AF的增強機理是由于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,結構更為密實,提高了水泥的強度。同時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,使混凝土的強度提高。