2.6 固废基超轻泡沫混凝土的SEM和XRD微观分析
通过正交试验设计而制备的9组UHBFC试件所对应的孔结构SEM图如图2.10所示。结果表明,植物蛋白型发泡剂和动物蛋白型发泡剂制备的UHBFC的孔隙完整性和均匀性明显优于由高分子复合型发泡剂制备的UHBFC。图2.10(a)、(b)、(d)、(f)、(h)中的UHBFC的气孔较小,且均匀而紧凑,这确保在受压时整个试样中各部分压力分布均匀,能很好地防止“木桶效应”的发生,特别是在组d1和d6中试样的孔隙结构,气孔较浅,孔壁较厚,更有利于耐压,然而UHBFC中有较多这样密集的小孔径孔隙和较厚的孔壁必然会有较大的干密度。因此,从SEM看到的各组试样的孔结构形态,能从视觉上证明不同组UHBFC干密度和比强度的差异。孔结构形态是影响UHBFC导热系数和体积吸水率的重要因素之一。综合观察图2.10(b)、(c)、(e)、(g)并结合表2.11中的测试结果可知,气孔大而深圆、分布致密、孔壁薄的UHBFC具有较低的导热系数,而连通孔的存在并没有增大导热系数。产生这种现象的原因可能是连通孔较多的泡沫混凝土其孔隙率也高,高孔隙率对导热系数降低的贡献高于连通孔的不利影响。但是,破孔和连通孔的增加容易增加吸水率,尤其在组d2中的UHBFC,同时具有较高的比强度和较低的导热系数,这是因孔和孔之间的孔壁较薄,甚至两个孔之间的孔壁上充满了小小孔,而且这些孔的完整性较好,确保孔隙率较高的条件下形成了可均匀受力的孔结构骨架。图2.10(c)和(g)所对应的UHBFC的孔结构形态虽然降低了导热系数,但承压能力较差,吸水率也过高。
图2.10 不同组UHBFC的微观孔隙结构
为了进一步探究不同种类发泡剂制备的UHBFC比强度之间的关系,通过XRD和SEM测试和观察了干密度相近的组d2,d4,d8对应的UHBFC试样的水化产物组分和水化产物形貌,如图2.11和图2.12所示。由图2.11可知,组d2的钙矾石和硅酸钙对应的XRD衍射峰值高于组d4和d8,这从一定程度上说明组d2中的UHBFC的水化产物中钙矾石和硅酸钙较多,而钙矾石是提供强度的一种重要的水化产物。虽然组d8的XRD衍射峰略高于组d4,但其包含的可能的水化产物种类也较多,同一个衍射峰可能是由钙矾石、碳酸钙和硅铝酸钙同时叠加。因此,组d8的UHBFC中的钙矾石含量可能少于组d4,导致比强度相对较低。
图2.11 组d2,d4,d8中UHBFC的XRD图谱
由图2.12的水化产物的SEM图可知,各组UHBFC的水化产物形态不同。在图2.12(a)中,有许多针状和棒状的钙矾石交相分布,在这些钙矾石上覆盖着大量的硅酸钙凝胶,形成致密的微观结构,使组d2的UHBFC强度较高。在图2.12(b)中,只发现了许多针状的钙矾石,且其表面覆盖的凝胶颗粒较少,致密程度略差,表明该组UHBFC水化产物生长的较缓慢,这也是导致该组UHBFC强度略低于d2组的原因之一。图2.12(c)和(d)都为组d8中UHBFC的水化产物形态微观图。由图2.12(c)可知,在针状钙矾石的周围分布着许多块状的碳酸钙,从图2.12(d)中可看到有许多片状、絮凝和针状水化产物的许多交叉分布,结合XRD图谱可判定它们为钙矾石、硅酸钙以及硅铝酸钙的结合体。因此,可发现组d8的UHBFC中提供主要强度的钙矾石含量较少,而且水化产物分布较为疏松,这是导致其强度较低的主因。
图2.12 不同组UHBFC中水化产物分布形态