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碳酸钙晶须

   日期:2019-03-26     浏览:260    
       高温作用下碳酸钙晶须增强水泥石的微观结构和强度

摘要:新型建筑材料的防火性能研究是公共防护的重要组成部分,是其在建筑工程中大规模应用的必要条件。虽然廉价的碳酸钙晶须(CW)可以在常温下改善水泥基复合材料的力学性能,但高温对CW增强水泥基复合材料的影响尚未见报道。为了弥补这一缺陷,本研究研究了连续水泥浆体和连水泥浆体暴露于评价温度后的强度和微观结构变化。

关键词:碳酸钙晶须;水泥石;高温

碳酸钙晶须   陈潇学习翻译

 

分别通过数码相机和扫描电镜获得碳酸钙晶须的宏观形貌( a )和微观形貌( b )。

测试方法:

在50℃至100℃下,水泥浆中的钙矾石开始发生一些反应。因此,60C是干燥样品而没有明显化学反应的合适温度。0 %、10 %、20 %和30 %连续波增强水泥浆在此预热过程后的失水率分别为3.2 %、5.4 %、7.0 %和8.7 %,这是由连续波引入的孔隙中水造成的。将所有棱镜样品置于烘箱中,在60℃加热48小时。使用马弗炉将样品和连续波从室温分别以3C/min的加热速率加热至200、300、400、500、600、700、800、900和1000℃的温度[ 37 ]。目标温度保持2小时。加热平台2小时后,样品或连续波仍保持在电炉中,逐渐冷却至室温,不打开炉门,以免冷热冲击[ 38 ]。然后,测量和比较暴露和未暴露于高温的试样的机械性能。根据国际标准化组织679,对总共132个棱柱形样品(每种混合物3个样品)进行了机械性能测试。在支撑距离为100毫米的情况下进行三点弯曲试验,以获得弯曲强度。然后通过弯曲试验后剩下的棱镜的两个部分来确定抗压强度。

力学性能测试后,在扫描电子显微镜下观察切片进行显微结构分析。同时,为了评价晶须与水泥之间的化学键,还利用匹配的能谱仪分析了连续波表面的元素组成。热重量分析仪使用梅特勒-托利多热重量分析仪/DSC1在干燥氮气中以10℃/分钟的加热速率在40℃至100℃范围内进行。使用CuKa12辐射( k = 0.154纳米,40千伏和40毫安)用x光粉末衍射计( XRD,Bruker D8 Advance,德国)表征了暴露和未暴露于高温下的水煤浆的晶相。从微观结构和相分析出发,推导出高温后水煤浆对水泥基复合材料的增强机理。

结果和分析:

一般来说,水泥浆体和混凝土的残余强度(包括抗压强度、抗折强度等)随着温度的升高而降低。特别地,水泥基复合材料在暴露于高温后的残余强度变化可分为三个阶段:

1。稳定和恢复阶段,室温至40℃左右,水泥基复合材料的强度几乎保持不变,甚至略有增加。

2。快速损失阶段,400℃至800℃,水泥基复合材料的强度急剧降低。

3。完全损失阶段,800℃后,水泥基复合材料的几乎所有强度都损失了。

这种强度在高温下由于微观结构的变化而发生变化。

1。AFt/AFm的分解发生在大约115,这可能导致轻微的强度降低。而强度恢复是由150℃至350℃的水分蒸发和干硬化引起的。此外,由于"内部高压釜"效应,水泥复合材料中的蒸发水导致未水化水泥颗粒和矿物掺合料继续水化。

2。氢氧化钙在400℃至600℃脱水和碳硫氢键破坏导致强度降低[ 22,23 ]。

3。在80℃以上,碳酸钙和碳硫氢氧化物的分解完全破坏了水泥基复合材料的强度。

此外,上述化学反应引起的孔结构变化也是强度变化的重要原因。

3.2 .残余抗压强度

图2显示了暴露于高温后不同连续波浓度的增强水泥的残余抗压强度。表3总结了在不同温度下暴露后,连续波或纤维增强水泥与纯水泥相比抗压强度增加的百分比。残余抗压强度和残余抗压强度的增加百分比显示为温度的函数,以评估连续波暴露于高温后的增强效果。就抗压强度而言,10 %连续波增强水泥浆通常达到最高抗压强度和最有效增强强度,最高可达600℃,如图2和表3所示。

在表3所示的室温下,添加10 %晶须不会显著提高水泥浆体的抗压强度。随着水煤浆含量增加到20 %和30 %,水泥浆体的抗压强度因水煤浆与水泥基体界面缺陷的增加而降低,这与的结果一致。

碳酸钙晶须   陈潇学习翻译

 

图2 .晶须增强水泥浆体暴露于评价温度后的残余抗压强度。结果是平均有六个样本。也给出了标准偏差。

新型建筑材料的耐火研究是公共防护的重要组成部分,是其在建筑工程中大规模应用的必要条件。碳酸钙晶须可以改善水泥基复合材料的室温力学性能。此外,碳酸钙在高温下的相和微观结构变化是众所周知的。因此,连续波对水泥基复合材料高温后力学性能的增强效果与室温下的增强效果有很大不同。因此,为了明确连续波增强水泥基复合材料在高温下的力学性能和微观结构变化,以便在实际应用中能够承受连续波增强水泥基复合材料的火灾,本研究对连续波增强水泥浆体在高达100℃的评估温度下的强度和微观结构进行了研究,以弥补这一差距。得出以下结论:

连续波不仅在室温下,而且在暴露于高达60℃的评估温度后,都可以提高纯水泥的弯曲强度和抗压强度就抗压强度而言,10 %连续波增强水泥浆一般在600℃以下达到最高抗压强度和最有效的增强效果。对于弯曲强度,30 %连续波增强水泥浆体通常在700℃达到最高抗压强度和最有效的增强。原因是抗压强度对混合过程中CWs引入的初始孔隙和裂纹更加敏感。而弯曲强度对裂纹的发展更为敏感,断裂过程中CWs可以抑制裂纹的发展。抗折强度的变异性比抗压强度更大,因为抗折强度比抗压强度对加热过程中的微裂纹更敏感,连续波对水泥浆体暴露至600℃后的抗折和抗压强度有更有效的增强作用。

从文石碳酸钙到方解石的起始相变温度约为400℃,这可以通过XRD测试和扫描电镜下的形貌来证明。在水泥水化和加热过程中,连续波可能带来不同的水化产物相:钙( OH)2和碳硫氢(ⅰ)。水泥水化产生的碳酸钙不如连续波稳定。

所有水煤浆在40℃- 60℃温度范围内均表现出比低温下更好的增强效果,这是由于加热过程中文石碳酸钙向方解石的相变和水泥浆内部高压灭菌所产生的物理和化学键的综合作用。晶须表面在40℃时水合作用的增加证明了物理和化学键的改善。在80℃- 100℃的温度范围内,连续波的分解使连续波增强水泥的残余抗折和抗压强度比纯水泥降低得更明显。

在此基础上,连续波可以代替碳纤维和聚丙烯纤维作为水泥基复合材料的耐火附加材料,因为它在高达60℃的评价温度下具有更好的增强效果。此外,连续波增强水泥基复合材料在暴露于低于600℃的评估温度后具有良好的机械性能和良好的经济效益,因此有可能用作火灾易损坏结构的防护材料。

 
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