水泥基低钙粉煤灰防水涂料制备试验研究

目前,我国粉煤灰的利用率、利用水平还比较低,主要用于配制粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土和生产粉煤灰烧结砖、粉煤灰蒸养砖、粉煤灰砌块等。存在的主要问题是掺量少、产品附加值低。粉煤灰由于本身具有良好的细度、比表面积,一定的憎水性、火山灰活性,用作水泥基涂料具有一定的理论基础和显著的经济效益、环保效益。本文以攀枝花电厂的低钙粉煤灰为原料,制备具有较好防水效果、高掺量、高附加值的水泥基粉煤灰防水涂料。

1 水泥基粉煤灰防水涂料制备技术路线
建筑物和构筑物渗水主要与其内部孔隙和微裂缝的大小、连通情况有关。制备水泥基粉煤灰防水涂料的技术关键,一是涂料水化后所形成的防水涂层孔隙率要低,连通孔要少,而且要有一定的强度;二是涂料在水化过程中能与建筑物和构筑物混凝土结构形成具有较好粘结强度的凝胶物。攀枝花电厂粉煤灰属于低钙灰,活性低,其防水涂料的制备技术路线为:
(1)对粉煤灰进行功能改性:进行表面改性,使其具有减水、憎水作用,以减少防水涂层孑L隙的连通性,增强孔隙的憎水性,提高粉煤灰的和易性。
(2)对粉煤灰进行活化:由于低钙粉煤灰水泥制品的早期强度低,限制了其在水泥中的掺入量,须对粉煤灰进行活化处理,增强其火山灰活性,使其水化后形成的防水涂层、渗透凝胶物更致密,粘结强度、抗压强度、抗渗压力更高。
(3)水泥基粉煤灰防水涂料组成配比优化:粉煤灰防水涂料水化膜的孔隙率和孔隙特征受到粉煤灰掺量、骨料级配、水胶比、水灰比的综合影响。在宏观上提高粉煤灰防水涂料水化膜抗渗性的主要措施是降低水灰比、选择最佳的粉煤灰掺量、骨料级配和水胶比。

2 粉煤灰防水涂料制备
2.1 粉煤灰改性和活化试验工艺及条件(见图1)

水解反应时间120 rain、反应温度75—80℃;干燥器干燥温度80℃、干燥时间48 h;筛分研磨后过200目筛。

2.2 粉煤灰防水涂料性能评价指标测试
抗压、抗折强度:按GBf 17671规定进行;抗渗压方:按GBJ 82规定测试,试件初始压力为0.4 MPa。每隔8 h增加压力0.1 MPa,直至透水为止,此时压力为相应龄期的最大抗渗压力。渗透压力比计算如下:

式中: 渗透压力比,%;
S 一涂层混凝土最大抗渗压力,MPa:
S 一基准混凝土最大抗渗压力,MPa。

3 试验结果与分析
水泥基粉煤灰防水涂料制备试验结果见表1、表2。
表1 粉煤灰改性和激发对水泥基防水涂料性能的影响

注:m(水泥):m(粉煤灰):1:O.4;水胶比为O.34;砂灰比为0.5;砂粒级配Ⅱ级。
表2 优化涂层构成比的测试结果

注:改性剂A 3% ,改性剂B 2%,激发剂J 6%,激发剂S 2% 。
3.1 粉煤灰表面改性和化学激发效果分析
表1中,0号试样仅对粉煤灰进行了表面改性,而未化学激发;l0号试样仅对粉煤灰进行了化学激发,而未表面改性;空白试样既未对粉煤灰进行化学激发,又未表面改性。由表1可知,对于抗压强度,原灰最高,依次是化学激发、改性+激发,最差为改性灰,这主要是由于经表面改性的粉煤灰和易性强,需水比小,在相同的水胶比下其浆体较清,而原灰则黏稠,相当于水灰比小,所以抗压强度最高。对于抗折强度,经改性+激发的粉煤灰最高,依次是原灰、改性灰,最小为化学激发灰。对于抗渗压力,最高是改性+激发的粉煤灰,依次是改性灰、化学激发灰,最小为原灰。改性+激发粉煤灰平均抗渗压力比原灰提高了127%,改性灰抗渗压力比原灰提高了67%,比激发灰提高了25%。说明粉煤灰经表面改性后,抗渗能力有显著提高。这是因为抗折强度、抗渗能力一方面受到材料的钢性,即抗压强度的影响,抗压强度愈高,其抗折强度愈高,另一方面受到材料柔性(内部胶凝体系组成、结构)影响。经改性+激发的粉煤灰,由于改性剂A的交联、包裹作用,增加了材料的塑性,同时活化了的粉煤灰与由熟料水化生成的高钙硅比的水化硅酸钙(C—S—H)凝胶发生二次水化反应,生成低钙硅比的C—S—H凝胶使孔结构高度细化,提高了材料的抗折强度、抗渗能力。

3.2 激发剂配比对抗压强度的影响分析(见图2)

由图2可知,在激发剂J掺量较低时,激发剂S掺量高低对材料的抗压强度有较大影响,但激发剂J掺量较高时,激发剂S掺量对材料的抗压强度影响较小,甚至出现负增长。当激发剂S掺量一定时,除了(激发剂S+激发剂J)6%配比外,其它配比均出现:激发剂J掺量愈大,材料的抗压强度愈高。因此,抗压强度主要受激发剂J掺量影响,理想配比为2%激发剂s+6%激发剂j,即表1中l号样,其15 d抗压强度为27.89MPa。

3.3 激发剂配比对抗折强度的影响分析(见图3)

由图3可知,在激发荆J掺量较低时,激发剂S掺量高低对材料的抗折强度有较大影响,但激发剂J掺量较高时,激发剂s掺量对材料的抗折强度影响较小,甚至出现负增长。当激发剂S掺量为2%时,抗折强度随激发剂J掺量的提高而增加;但当激发剂S掺量为4%、6%时,抗折强度随激发剂J掺量的提高出现先降后增。因此抗折强度同时受激发剂J、激发剂S掺量影响,考虑到激发剂S的副作用,理想配比为2%激发剂S+6%激发剂J,即表1中1号样,其15 d抗折强度为5.35MPa。

3.4 激发剂配比对抗渗性能的影响分析(见图4)

由图4可知,涂料的抗渗压力同时受激发剂J、激发剂S掺量的影响。在低掺量激发剂s下,随着激发剂J含量的增高,抗渗压力有较大提高。但在较高掺量激发剂S下,随着激发剂J掺量的增高,抗渗压力均出现先降再升现象。在一定激发剂J掺量为2%、4%时,随着激发剂S掺量增高,抗渗压力先升后降;在激发剂J掺量为6%时,抗渗压力先降后升。理想配比为:激发剂J、激发剂S掺量分别为6%、2%。

3.5 涂料组成配比对涂料产品性能的影响(见图5)

由图5可知,影响涂料抗压强度的主要因素是水胶比,其它依次是:砂灰比、粉煤灰掺比、砂粒级配;影响涂料抗折强度的主要因素是粉煤灰掺比,其它依次是:水胶比、砂灰比、砂粒级配;影响涂料抗渗压力的主要因素是水胶比,其它依次是:粉煤灰掺比、砂灰比、砂粒级配。

4 结论
综合考虑粉煤灰利用率、施工的和易性,涂料的抗压、抗折、抗渗技术指标,以及成本因素,水泥基粉煤灰防水涂料较佳配比为:粉煤灰(改性+激发):水泥为0.6,水胶比为0.34,砂灰比为0.5,砂粒级配选用Ⅱ级;改性剂A 3%,改性剂B 2%;激发剂J 6%,激发剂S 2%;改性、激发条件为:反应时间120min、反应温度75~80℃、干燥温度80℃,过200目筛。水泥基粉煤灰防水涂料15 d性能参数为:抗压强度22.18 MPa,抗折强度4.5MPa,抗渗压力1.2MPa,渗透压力比400%,优于28d水泥基渗透结晶型防水涂料标准值。

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注