古建筑用水硬性石灰的合成及力学性能研究

为了合成古建筑修复材料水硬性石灰,以天然姜石为原料,通过煅烧方式制备了水硬性石灰,利用XRD、SEM、伺服万能试验机和白光数字散斑相关方法等测试了水硬性石灰的成分、微观形貌、抗压强度和变形场演化等。结果表明:在900℃煅烧8 h时姜石中CaO、2CaO·SiO_2和2CaO·Al_2O_3·SiO_2的含量与欧洲水硬性石灰NHL5的成分相近;随养护时间的增加,水硬性石灰中CaO和2CaO·SiO_2的含量逐渐降低,CaCO_3和1.5CaO·SiO_2·x H_2O(C-S-H)的含量逐渐增加,而2CaO·Al_2O_3·SiO_2的含量基本不变;养护1~5 d阶段收缩率随养护时间迅速增加,养护6~17 d阶段收缩率随养护时间缓慢增加,养护18 d后收缩率保持恒定;抗压强度随养护时间的增加而增加,养护28 d时抗压强度达到6.75 MPa,达到NHL5的标准;随着载荷的增加,局部区域的应变值逐渐变大,相邻的局部变形区合并成应变局部化带,在峰值载荷处应变局部化带演变成微裂隙,微裂隙扩展成宏观裂纹使试件发生破坏;随养护时间的增加,Ca(OH)_2和2CaO·SiO_2发生反应的数量增加,形成的CaCO_3和C-S-H相互交织构成空间网络结构,水硬性石灰的孔隙率减少,力学强度显著提高。

姜石合成水硬性石灰及物理力学性能研究

为了研究水硬性石灰的合成机制及其物理力学性能,以姜石为原料,利用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、白光数字散斑测试系统和扫描电子显微镜等仪器对煅烧前后姜石的成分、不同龄期砂浆试件的物理力学性能和微观形貌等进行分析。结果表明:(1)900℃煅烧8 h时,姜石主要成分为CaO,2CaO·SiO_2和2CaO·Al_2O_3·SiO_2,与欧洲水硬性石灰NHL5的成分相近。(2)随着龄期的增加,水硬性石灰中Ca CO_3和1.5CaO·SiO_2·x H2O(C-S-H)的含量逐渐增加,Ca(OH)_2的含量逐渐减小,而2CaO·Al_2O_3·SiO_2的含量不变。(3)在龄期1~5 d早期养护阶段,试件收缩率随龄期呈线性规律增加;在龄期6~17 d中期养护阶段,收缩率随龄期缓慢增加;龄期超过18 d后收缩率保持不变。(4)水硬性石灰的抗拉强度和抗压强度随龄期的增加而增加,力学强度达到欧洲水硬性石灰NHL5的标准。(5)随着拉应力的增加,局部变形区的面积逐渐增大,相邻的局部变形区合并成应变局部化带,最终发展成宏观裂纹,试件发生破坏。(6)随着龄期的增加,试件内的C-S-H和Ca CO_3相互连接,形成致密的空间网络状结构,使力学强度增加。

不同粒径改性粉煤灰对磷酸根吸附性能的影响

废水排放过量的磷导致水体污染日益严重,将粉煤灰通过化学改性制备成了水化硅酸钙吸附剂,研究了改性吸附剂对磷酸根的吸附效果。利用XRD,SEM及BET比表面积等手段对粒度分级前后的吸附剂进行表征,研究不同粒级吸附剂对磷酸根的吸附性能,并考察其吸附机理。结果表明,不同粒级的吸附剂其化学成分出现了明显的偏析现象,孔隙结构也差异显著。相比其他粒径下的吸附剂颗粒,颗粒粒径在50~75μm时,吸附剂中钙和硅含量较多,铝、铁和镁含量较低,水化硅酸钙组分含量最高,且伴有含铝的托贝莫来石晶体出现,钙离子的增加使其可以与更多的磷酸根结合形成沉淀。同时此粒径下具有较高的比表面积及孔隙度,疏松多孔的结构为钙离子提供更多活性位点。当使用粒径在50~75μm的吸附剂吸附磷酸根时,磷的饱和吸附量可达到17.1 mg/g,比未分级的吸附剂高19.58%。