5.3.1 4种粉状憎水剂对固废基超轻泡沫混凝土物理性能的影响
不同掺量的硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚硅氧烷及可再分散性乳胶粉对UHBFC干密度、抗压强度和导热系数的测试结果见表5.2。
表5.2 掺有不同粉状憎水剂的UHBFC干密度、抗压强度和导热系数测试结果
续表
由表5.2可知,UHBFC的干密度随着4种粉状憎水剂的掺量的增加并没有明显的变化规律,它们的干密度都在270～300 kg/m3。总体来看,掺有不同种类憎水剂的UHBFC的干密度存在轻微的差别,掺有硬脂酸锌、聚硅氧烷和可再分散性乳胶粉的UHBFC的干密度要高于不掺憎水剂和掺有硬脂酸钙的UHBFC。这可能是硬脂酸锌、聚硅氧烷和可再分散性乳胶粉与泡沫的相容性较差,容易分散在浆体表面,阻止泡沫融入浆液或使气泡破裂,导致UHBFC浆体密度较高。
图5.2 粉状憎水剂对UHBFC抗压强度影响
图5.3 组N0,CS4,ZS3,PS3,RDL3的UHBFC的XRD图谱
由图5.2可知,随着4种粉状憎水剂掺量的增加,UHBFC的抗压强度先增大后减小,硬脂酸钙掺量为2.0%时抗压强度最大,为0.5 MPa;硬脂酸锌、聚硅氧烷和可再分散性乳胶粉掺量为1.5%时抗压强度最大,分别为0.54,0.52,0.49 MPa。这种现象可通过UHBFC的微观形貌和水化产物来解释。由图5.3和图5.4的XRD图谱可知,掺有4种粉状憎水剂的UHBFC中用来提供强度的AFt的峰值要高于不掺憎水剂的UHBFC。另外,由图5.5UHBFC的微观形貌可知,憎水剂的掺入可能会影响或直接参与水化,使UHBFC的孔结构和孔壁形态发生变化,进而影响其抗压强度。
图5.4 组N0,CS6,ZS6,PS6,RDL6的UHBFC的XRD图谱
由图5.5可知,组N0的UHBFC的孔径相差较大,而且孔的形态各异,连通孔较多,孔壁形态较为疏松。组CS4的UHBFC的孔径较为均匀,连通孔较少,孔壁上紧凑分布着棒状和板状的水化产物,且上面覆盖着凝胶。结合图5.3的XRD图谱可推测,这些水化产物可能是AFt和硅铝酸钙,这样的孔壁形态使UHBFC有较高的强度。组ZS3的UHBFC的孔径要大于其他组的UHBFC的孔径,这可能是由于硬脂酸钙具有吸湿性,与泡沫混合后,会吸收泡沫液桥之间与泡沫液膜中水分,加快泡沫的排液速度,减小液膜的厚度,导致两个或多个泡沫融合在一起。因此,UHBFC浆体中气泡的平均直径增大,最后制备的UHBFC的平均孔径也增大。组ZS3的UHBFC的孔壁较厚,孔壁上的水化产物看起来像是被凝胶紧紧黏结在一起。根据图5.3的XRD图谱可判定,这些凝胶层可能是硅酸钙和硅铝酸钙的结合物。掺硬脂酸锌的UHBFC的这种孔结构和孔壁形貌使它比其他组的UHBFC抗压强度要高。组PS3的UHBFC的孔径与组N0的UHBFC相似,但其孔壁上分布着较多棒状的AFt,这保证了它较高的抗压强度。组RDL3中的UHBFC的连通孔较少,且孔壁上有许多类似于树根和麻绳一样的水化产物紧紧缠绕着,这也使其抗压强度高于组N0的UHBFC。
当UHBFC的抗压强度到达一定的值就会随着粉状憎水剂掺量增加而呈降低趋势。这是因当憎水剂掺量过高时,它们会聚集在一起附着在胶凝材料表面,在形成水与胶凝材料之间形成防水屏障,以削弱水泥的水化作用。由图5.3和图5.4的XRD图谱也可知,憎水剂掺量为4.0%时的AFt的峰值要低于掺量为1.5%时的峰值。因此,憎水剂掺入过量会使UHBFC抗压强度下降。
图5.5 组N0,CS4,ZS3,PS3,RDL3的UHBFC的孔结构和微观形态
由图5.6可知,不同种类和不同掺量的憎水剂对UHBFC导热系数的影响也没有明显规律。其中,随着硬脂酸锌和可再分散性乳胶粉掺量的增加,UHBFC的导热系数上下波动较大,而随着硬脂酸钙和聚硅氧烷掺量增加,UHBFC的导热系数波动较小。这可能是掺有不同种类憎水剂的UHBFC干密度的差异所造成的。由表5.2可知,掺有硬脂酸锌和可再分散性乳胶粉的UHBFC的干密度相差较大,而掺有硬脂酸钙和聚硅氧烷的UHBFC的干密度相差较小。如图5.6和表5.2所示,当可再分散性乳胶粉的掺量为0.5%时,UHBFC的导热系数最低,为0.068 6 W/(m·K),同时其干密度也处于最低水平,为270.5 kg/m3。当硬脂酸锌掺量为1.5%时,UHBFC的导热系数最高,为0.083 3 W/(m·K),其干密度也处于较高水平,为298.3 kg/m3。虽然干密度与导热系数没有直接的关系,但干密度的不同会导致测试过程中的热流率不同,而热流率与导热系数有直接关系。由图5.6还可知,总体上,掺有硬脂酸锌的UHBFC的导热系数要高于其他组的UHBFC。结合图5.5中掺有不同种类憎水剂的UHBFC的孔结构可知,掺有硬脂酸锌的UHBFC的孔壁明显厚于掺有其他憎水剂的UHBFC,这使UHBFC中的许多孔隙被凝胶所填充,减少了气孔的总体积,从而使导热系数增大。
图5.6 粉状憎水剂对UHBFC导热系数的影响