磷酸对石膏胶凝材料性能的影响研究

摘要

作为一种古老的建筑材料，石膏具有环保、节能、质轻、保温、耐火、吸声、尺寸稳定等优良性能。但是，石膏材料耐水性较差，这大大限制了它在各个领域的发展。为了解决石膏的耐水性问题，本文分析了导致石膏耐水性差的原因，总结了国内外石膏的改性研究现状。通过内掺和外涂磷酸，从石膏的密度、吸水率、体积稳定性、抗折强度、抗压强度和软化系数的角度，对其进行改性性能评价。
　　实验结果表明，单掺磷酸后石膏产生发泡和缓凝，这导致连通孔和塌模现象。磷酸掺入后，由于发泡导致吸水率升高。掺量超过2％后，随掺量的增加，吸水率降低。XRD和SEM分析发现加入磷酸后生成不溶于水的磷酸一氢钙，这些物质覆盖在石膏晶体表面，导致石膏耐水性的提高。
　　掺加PVA和二水石膏的实验结果表明，加入PVA后稳泡效果较好。加入二水石膏后初凝和终凝时间大大缩短。在磷酸掺量2%时，掺加PVA和二水石膏的效果最佳。与对比样石膏相比，密度降低了14.3%，吸水率降低了12.8%，体积稳定性提高了50%。但是强度较低，绝干抗折强度降低了75.3%，绝干抗压强度降低了85.6%。
　　复掺膨胀珍珠岩的实验结果表明，膨胀珍珠岩可有效改善石膏的力学性能和软化系数。膨胀珍珠岩最佳掺量为1.5%。与未掺膨胀珍珠岩的石膏相比，绝干抗折强度提高了46.9%，绝干抗压强度提高了27.0%，抗折软化系数提高了12.9%，抗压软化系数提高了3.0%。
　　复掺麦秸秆纤维的实验结果表明，最佳纤维掺量2.5%。绝干抗折强度较未掺麦秸秆纤维试样提高了116.8%。绝干抗压强度较未掺麦秸秆纤维试样提高了183.9%。SEM测试发现麦秸秆纤维和石膏结合良好且PVA的加入可阻止麦秸秆纤维被酸腐蚀。
　　外涂磷酸水溶液的实验结果表明，磷酸与水的最佳稀释倍数为1:4。耐水性改善效果较好，吸水率降低了8.5%，抗折软化系数0.57，较空白石膏提高了54.1%，抗压软化系数0.52，较空白石膏提高了44.4%，抗折抗压强度略有降低。最佳涂层厚度为四层。较空白石膏吸水率降低了9.3%，绝干抗折强度提高了4.9%，绝干抗压强度提高了1.8%，抗折软化系数提高了18.9%，抗压软化系数提高了25%。
　　外涂磷酸后，SEM测试发现，石膏表面覆盖了一层物质。与空白石膏相比，晶体与晶体间孔隙有所减少，结晶接触点增多，晶体变得更加密实。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 石膏制品耐水性差的原因

1.3 石膏改性的国内外研究现状

1.4 目前存在的问题

1.5 本课题的研究目标、研究思路及研究内容

1.6 本章小结

第二章 试验原材料、仪器设备及方法

2.1 原材料及其性质

2.2 试验仪器与设备

2.3 试验方法

第三章 内掺磷酸对石膏基复合胶凝材料的性能影响

3.1 试验原理与目的

3.2 试验配合比设计

3.3 试验结果及分析

3.4 SEM分析

3.5 XRD分析

3.6 本章小结

第四章 复掺PVA改性石膏复合胶凝材料试验研究

4.1 试验原理与目的

4.2 试验配合比

4.3 试验结果及分析

4.4 本章小结

第五章 复掺膨胀珍珠岩改性石膏复合胶凝材料试验研究

5.1 试验原理与目的

5.2 试验配合比设计

5.3 试验结果及分析

5.4 本章小结

第六章 复掺麦秸秆纤维改性石膏复合胶凝材料试验研究

6.1 试验原理与目的

6.2 试验配合比设计

6.3 试验结果及分析

6.4 SEM分析

6.5 本章小结

第七章 外涂磷酸水溶液对石膏基复合胶凝材料的性能研究

7.1 试验原理与目的

7.2磷酸水溶液浓度试验

7.3 涂层厚度试验

7.4 SEM分析

7.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢