加热温度和细度对再生石膏胶凝材料的水化和力学性能

文摘

加热温度和细度对再生石膏胶凝材料的水化和力学性能研究,找到合适的加热温度和细度。结果显示,再生石膏胶凝材料的凝结时间和加热温度的增加,增加和机械强度增加,然后降低温度为165°C。因此,合适的加热温度为165°C,这个时候,初凝时间和终凝时间是8分钟和12.5分钟,分别满足需求的国家标准GB / T 9776 - 2008。再生石膏胶凝材料的强度增加,比表面积的增加,低水膏比和比表面积时高强度都达到1526米²/公斤。因此,可以得出结论,合适的加热温度为165°C和合适的比表面积是1526米²/公斤考虑再生石膏胶凝材料的属性和经济学。

1。介绍

越来越多的废石膏和石膏资源的缺乏已经成为一个世界性的问题,它已经吸引了越来越多的关注(1,2]。研究解决废石膏的问题开始,和新方法治疗提出了废石膏在许多领域,如水泥的制备(1,3),软粘土的改进(4,5),等等。在这些解决方案中,使用废石膏回收石膏胶凝材料似乎是一个可持续发展的解决方案,它也被认为是积极的一步循环发展的建筑业(6]。基于研究Camarini et al。7),再生石膏胶凝材料可通过简单的破碎过程,筛选和加热。

为了促进再生石膏胶凝材料的广泛应用在建筑活动中,许多学者进行了一系列的研究,研究再生石膏胶凝材料。erb et al。8)认为主要的性能结果,二级和三级回收石膏胶凝材料是类似于商业石膏胶凝材料。Papailiopoulou et al。9)评估的实践石膏回收从经济和技术的角度来看,认为再生石膏的掺入可以降低制造成本。Pedreno-Rojas et al。10)进行了环境分析再生石膏胶凝材料的使用和相信再生石膏胶凝材料的生产有一个显著的改善环境。Weimann et al。11)进行了环境影响评价的回收废石膏和显示,使用再生石膏胶凝材料是环保。桑塔纳et al。12)进行工业生产的再生石膏和证明了再生石膏胶凝材料可用于生产。上述研究结果证实使用回收的可行性建筑石膏作为一个新鲜的胶结材料。

此外,任13)调查了凝结时间和强度,发现再生石膏胶凝材料的凝结时间延长,强度降低。曹(14)表明,水阻力降低。任和曹相信再生石膏胶凝材料的性能退化。李等人。15)认为不合适的加热温度导致再生石膏胶凝材料的恶化。朱et al。16)认为原因再生石膏胶凝材料的性能的恶化是由于其易磨性的变化。因此,可以得出结论,加热温度和细度的决定因素是再生石膏胶凝材料的性能。

佩雷拉et al。17)评估再生石膏胶凝材料的性质在不同加热温度和认为加热温度有很大的影响再生石膏胶凝材料的水化和力学性能。煅烧在200°C有很好的设置时间和抗压强度,而150°C的温度呈现良好的硬度。rosseto et al。18]分析了煅烧时间对再生石膏胶凝材料的水化和机械性质,发现抗压强度,硬度,和设置时间都好当煅烧时间是5和6个小时。在他们的研究中,佩雷拉rosseto等人,等人只考虑有限的加热温度的影响,没有考虑细度的影响在再生石膏胶凝材料的性能。这严重阻碍了利用废石膏。

因此,加热温度、细度对水化的影响以及再生石膏胶凝材料力学性能的研究,也有研究对商业石膏胶凝材料的性能比较。

2。材料和方法

2.1。材料

商业石膏来自营在孝感,中国。商业石膏的化学成分见表1和商业石膏形态如图1由扫描电镜和x射线荧光测量,分别。可以看出,其主要化学成分是曹,因此₃,这是纤维。

2.2。制备再生石膏

图2介绍了制备再生石膏的过程。首先,商业石膏粉和磨机为2分钟。第二,商业石膏煅烧的电炉的温度180°C 3 h,然后获得的商业石膏胶凝材料后在空气中放置2天。第三,商业石膏胶凝材料与水混合得到商业石膏胶凝材料硬化。最后,硬化商业石膏胶凝材料干在45°C±2°C,这被称为再生石膏。

再生石膏非常不同于商业石膏。商业石膏开采来自大自然,商业石膏胶凝材料的原料生产。再生石膏,也被称为废石膏,是回收的原料生产石膏胶凝材料。这是通过破碎、研磨、煅烧商业石膏,紧随其后的是保湿和干燥得到再生石膏。根据我们先前的研究[20.,21)、商业石膏和石膏回收有不同的易磨性和热解特性,导致了他们不同的加热温度和细度对石膏胶凝材料的生产。

2.3。实验技术

对比的方法用来分析加热温度的影响和细度对再生石膏胶凝材料的水化和力学性能。一个是调查回收石膏胶凝材料的性能在不同的加热温度和细度。另一个是研究商业石膏胶凝材料的性能在不同的加热温度和细度。

要理解这一点工作,图3提出了一种图表描绘了准备和测试程序。加热温度,商业石膏和再生石膏粉和磨机为2分钟。之后,商业石膏和再生石膏在不同温度下煅烧的电炉(130°C, 150°C, 160°C, 165°C, 170°C, 175°C, 180°C,和200°C)对3 h,和商业石膏胶凝材料和再生石膏胶凝材料后在空气中放置2天。最后,水石膏比例,设定时间,抗弯和抗压强度,吸水的商业石膏胶凝材料和再生石膏胶凝材料被测量。

至于细度,商业石膏和再生石膏粉小块。然后,商业石膏磨碎的特定的表面区域的214公斤/米³,452公斤/米³,541公斤/米³,669公斤/米³,838公斤/米³,929公斤/米³,989公斤/米³,再生石膏磨球磨机的特定的表面区域的412公斤/米³,630公斤/米³,800公斤/米³,1063公斤/米³,1114公斤/米³,1349公斤/米³,1456公斤/米³,1518公斤/米³,1526公斤/米³由于其良好的易磨性(20.]。此外,地面商业石膏和再生石膏煅烧在电炉的温度180°C 3 h,和商业石膏胶凝材料和再生石膏胶凝材料后在空气中放置2天。最后,水石膏比例和商业石膏胶凝材料和再生石膏胶凝材料强度测量。

2.4。性能测试和材料特性

测量水石膏比例,设定时间,抗弯和抗压强度,吸水率是根据国家标准GB / T 9776 - 2008 (22],描述了实验过程在我们以前发表的文章(23,24]。统计平均方法在这篇文章中,和具体的测试时间为每个性能如下:水石膏比例,设定时间,和水吸收测量两次,两个测量值的平均值作为样品的结果。抗弯强度测量三次,三个测量的平均值作为样品的结果。抗压强度测定6次,六个测量的平均值作为样品的结果。干燥后的抗弯和抗压强度测试硬体。石膏胶凝材料的强度是最重要的力学性能,包括抗折强度和抗压强度。石膏胶凝材料的强度与其他属性密切相关。一般来说,石膏胶凝材料的强度通常是用来评估和控制石膏胶凝材料的质量,和测量的力量被指定在许多国际标准。

硬化的形态调查商业石膏胶凝材料和回收石膏胶凝材料研究了SEM (TESCAN织女星三世LMH)和再生石膏粉的形态调查研究了SEM (TESCAN MIRA三世LMH)。

3所示。结果与讨论

3.1。加热温度对再生石膏胶凝材料性能的影响

水石膏比例、设定时间、抗弯和抗压强度,吸水再生石膏胶凝材料的测量(图4)。图4(一)表明水石膏比例急剧下降到0.82约0.85 165°C,然后增加到180°C随着加热温度的增加。在图4 (b),它可以观察到有一个增加的趋势在再生石膏胶凝材料的凝结时间。再生石膏胶凝材料的初凝时间只有2分钟约130°C和急剧上升到25分钟在170°C。最后,再次增加了45分钟在200°C。相应地,最后回收石膏胶凝材料的凝结时间显著增加到32分钟在170°C和再次更急剧增加56分钟约200°C。花了30多分钟,不能满足中国的需求标准GB / T 9776 - 2008。凝结时间的发展趋势是类似于那些通过佩雷拉et al。17和巴尔等。25),但凝结时间测量的数量是不同的。佩雷拉等人发现,初凝时间和终凝时间再生石膏胶凝材料的8分钟51和14分钟50年代在100°C,分别和增加到17分钟57和30分钟55年代在150°C,分别,当水石膏比率为0.70。最后,他们又增加到25分钟和39分钟41年代约200°C,分别。至于研究巴尔et al .,初凝时间和终凝时间可再生石膏胶凝材料是22分钟29岁和41分钟37年代在150°C,分别增加到25分钟50年代和45分钟17 s在180°C,分别。最后,他们又增加到26分钟22和52分钟25年代约200°C,分别显示再生石膏胶凝材料准备在200°C有延迟反应和长时间的设置时间。测量的抗弯和抗压强度和吸水率在不同加热温度数据所示4 (c)和4 (d),分别。在130°C的温度,再生石膏胶凝材料的抗弯和抗压强度只有0.35 MPa和0.51 MPa,分别。这些数字急剧上升到2.06 MPa和3.90 MPa在165°C,然后急剧下降。最终,再生石膏胶凝材料的抗弯和抗压强度降低到1.48 MPa和2.06 MPa,分别。可以看出,抗弯和抗压强度的发展趋势是相反的变化水石膏比例。这是与佩雷拉等的研究结果一致。17),抗压强度降低水石膏比例增加。当水石膏比从0.60提高到0.70,再生石膏胶凝材料的抗压强度从7.1 MPa下降到6.5 MPa在150°C,从11.8 MPa下降到7.5 MPa在200°C。至于吸水,它呈现相反的趋势与抗弯和抗压强度。再生石膏胶凝材料的吸水率是46.62%约130°C,然后急剧下降38.9%至165°C。在这一点上,它增加到40.65%在180°C。因此,再生石膏胶凝材料的合适的加热温度为165°C。令我们吃惊的是,佩雷拉et al。17在200°C)发现煅烧有很好的设置时间和抗压强度,和巴尔et al。25]认为加热温度为180°C和200°C增加再生石膏胶凝材料的强度,这是非常不同于我们的发现。这是可能是由于不同的石膏废物的来源。

硬石膏胶凝材料回收的形态图所示5。很明显,形态和习惯在不同的加热温度大幅修改。在150°C的温度,许多平板状石膏晶体出现由于设定的加速和硬化,降低其抗弯和抗压强度。当温度高达165°C,晶体长大,和许多针状的晶体出现。晶体的完整开发和接近重叠强化再生石膏胶凝材料。令我们吃惊的是,石膏晶体的大小显然是腥红,晶体之间的重叠也大大削弱了约180°C。宽松的结晶网络导致的减少抗弯和抗压强度在180°C。分析硬石膏胶凝材料回收确认合适的加热温度为165°C。

3.2。加热温度对商业石膏胶凝材料性能的影响

图6显示了水石膏比例、设定时间、抗弯和抗压强度,吸水商业石膏胶凝材料。可以看出,水石膏比例改变随着加热温度的增加,如图6(一)。低于170°C,水石膏比例很低由于硬石膏的存在,需水量低于半水石膏。硬石膏的存在减少了有效的半水石膏的内容,和凝聚力不足时使用。因此,商业石膏胶凝材料的加热温度应高于170°C。在170°C,硬石膏消失了,和水石膏比从0.55提高到0.64。它下降到0.63约0.65 180°C,然后增加到200°C。图6 (b)显示有一个增加的趋势在商业石膏胶凝材料的凝结时间,这与再生石膏胶凝材料是相一致的。最初和最终的设置时间在3分钟和5分钟很短,分别在温度为130°C。这些数字迅速上升到5.5分钟,8.5分,分别在温度高达165°C。最后,初始和最终设定时间增加到11分钟,17分钟,分别在200°C。测定抗弯和抗压强度和吸水率在不同加热温度数据所示6 (c)和6 (d),分别。抗弯和抗压强度都很低在1.00 MPa和1.85 MPa,分别,当温度为130°C。这些值急剧增加到2.94 MPa和5.95 MPa,分别在180°C,然后遭受显著减少到2.46 MPa和4.83 MPa,分别。水吸收了一个不良趋势的抗弯和抗压强度,这是很低的在29.50%时加热温度为180°C。因此,可以得出结论:商业石膏胶凝材料的合适的加热温度为180°C,这是高于再生石膏胶凝材料。设置时间和抗弯和抗压强度结果按照任13),而商业石膏胶凝材料的凝结时间增加随着煅烧温度的增加。商业石膏胶凝材料的抗弯和抗压强度先增加,然后随着煅烧温度的增加减少。在温度为180°C,商业石膏胶凝材料的抗弯和抗压强度达到最大值。因此,任正非认为商业石膏胶凝材料的合适的煅烧温度为180°C,这与我们的研究结果是一致的。

硬化商业石膏胶凝材料的形态图所示7。在165°C的温度,许多平板状晶体出现,尽管它有更多的针状晶体编织在一起,也可能是负责低抗弯和抗压强度和高吸水的商业石膏胶凝材料。至于180°C的加热温度,形态发生了巨大的变化。许多针状晶体组成的,这是一个典型的石膏晶体结构,所以商业石膏胶凝材料有很好的性能。这证明商业石膏胶凝材料的合适的加热温度为180°C。

从上面的研究,发现水石膏回收石膏胶凝材料的比例高于商业石膏胶凝材料在不同加热温度。当加热温度为165°C和180°C,这些数字的再生石膏胶凝材料分别为0.82和0.85,分别与商业石膏胶凝材料只有0.61和0.63,分别。同时,再生石膏胶凝材料的设置时间长比商业石膏胶凝材料。在180°C的加热时间,再生石膏胶凝材料的初始和最终设置时间是33分钟,46分钟,分别在商业石膏胶凝材料的值只有8.5分钟,13.5分,分别。然而,再生石膏胶凝材料的抗弯和抗压强度是非常低于商业石膏胶凝材料。加热温度为165°C,商业石膏胶凝材料的抗弯和抗压强度是2.62 MPa和5.12 MPa,分别而再生石膏胶凝材料下降到2.06 MPa和3.90 MPa,分别。当加热温度升至180°C时,这些数字商业石膏胶凝材料增加到2.94 MPa和5.95 MPa,也远高于1.66 MPa和2.94 MPa再生石膏胶凝材料。因此,可以得出结论,在不同的加热温度,回收的水石膏比例和设置时间石膏胶凝材料是高于商业石膏胶凝材料,而再生石膏胶凝材料的强度低于商业石膏胶凝材料。商业石膏胶凝材料的合适的加热温度为180°C,而这个数字下降到165°C再生石膏胶凝材料。这主要是由于不同的形态和热稳定性再生石膏和商业的石膏,这在我们之前报道的论文(21]。

3.3。细度对再生石膏胶凝材料性能的影响

水膏比、再生石膏胶凝材料的抗弯和抗压强度测量(图8)。图8(一个)表明水石膏比例与比表面积的增加急剧下降。1.07,比表面积是412米²/公斤,急剧下降到0.81的比表面积1349米²/公斤。此时,稳步下降到0.78时,比表面积是1526米²/公斤。在图8 (b),有一个弯曲和抗压强度增加的趋势。比表面积时412米²/公斤,抗弯和抗压强度分别为0.32和0.44 MPa,分别大幅增加到1.79和3.31 MPa,分别与1456的比表面积²/公斤。在这一点上,这些数字慢慢增加到1.94和3.60 MPa,分别时,比表面积是1526米²/公斤。这是与巴尔等的研究结果一致。25),他发现挠曲强度增加而减少颗粒大小和增加特定区域。因此,它可以观察到水石膏比例降低了抗弯和抗压强度增加细度的增加。卡尼et al。26]认为抗弯和抗压强度的增加减少水石膏比例处于硬化状态。在水石膏细度的影响比和弯曲和再生石膏胶凝材料的抗压强度同意与卡尼的发现等。26]。

水膏比再生石膏胶凝材料的比表面积和形态学的影响。一方面,需水量增加比表面积的增加。另一方面,水的要求是受到其形态学的影响。找到原因水石膏比例的减少,再生石膏胶凝材料的形态在不同的特定的表面区域测量如图9。再生石膏胶凝材料的纵横比成为短随着比表面积的增加。比表面积时1063米²/公斤,它的长宽比是7 - 8:1。当它增加到1349²/公斤,其比例降至3 - 4:1。比表面积时1526米²/公斤,其长宽比接近1:1。据李et al。15],膏药的水石膏比例增加,长宽比的增加,晶体纵横比为1:1可以减少水的要求。因此,短宽高比水石膏比例降低再生石膏胶凝材料,和形态学的影响大于由于其比表面积小的粒子。图10表明有许多内部缺陷时,研磨时间短和比表面积很小。很容易产生内应力在水合作用和水化后仍有更多的缺陷,从而降低其强度。再生石膏胶凝材料时,细度大,内部的缺陷就会暴露在外面,在水化和不会有内部的压力。因此,再生石膏胶凝材料的机械强度增加。

图11显示了硬化再生石膏胶凝材料的晶体结构在一个合适的比表面积和比表面积。显然,当比表面积小,海拔1253米²/公斤,晶体被安排在集群。它削弱了晶体之间的重叠,从而降低机械强度,而1526米的一个合适的比表面积²/公斤,虽然晶体相对较粗,晶体仍纵横交错在一起,结构非常致密,从而提高再生石膏胶凝材料的强度。

3.4。细度对商业石膏胶凝材料性能的影响

水膏比商业石膏胶凝材料的抗弯和抗压强度测定(图12)。图12(一个)表明水石膏比例从0.62增加到0.68,增加细度。比表面积时214米²/公斤,水石膏比例是0.62,它仅略有增加到0.63的比表面积669米²/公斤。在这一点上,它开始大幅增加到0.68时,比表面积是989米²/公斤。一般来说,水石膏比例增加而降低的粒径和比表面积的增加。这是在协议与ibsen Pinheiro研究et al。27]。在图12 (b),有一个趋势先增加,然后降低的抗弯和抗压强度。比表面积时214米²/公斤,抗弯和抗压强度分别为2.76和5.53 MPa,分别大幅增加到2.94和5.95 MPa,分别与452的比表面积²/公斤。在这一点上,这个数字开始下降2.47和4.59 MPa,分别时,比表面积是989米²/公斤。因此,合适的比表面积是452米²/公斤用于商业石膏胶凝材料。

从上面的研究,发现水石膏回收石膏胶凝材料的比例高于商业石膏胶凝材料。在比表面积约630 - 669米²/公斤和800 - 838²/公斤,这些数字的再生石膏胶凝材料分别为0.98和0.96,分别与商业石膏胶凝材料只有0.63和0.64,分别。然而,再生石膏胶凝材料的抗弯和抗压强度低于商业石膏胶凝材料。在比表面积约630 - 669米²/公斤,商业石膏胶凝材料的抗弯和抗压强度是2.70 MPa和5.38 MPa,分别而再生石膏胶凝材料下降到0.72 MPa和1.11 MPa,分别。比表面积时升至800 - 838米²/公斤,这些商业石膏胶凝材料的数量下降到2.57 MPa和4.95 MPa,也远高于1.29 MPa和2.05 MPa的再生石膏胶凝材料。因此,可以得出结论:水石膏比例高于商业石膏胶凝材料,而再生石膏胶凝材料的强度低于商业石膏胶凝材料。商业石膏胶凝材料的合适的比表面积是452米²/公斤,而这个数字增加到1526²/公斤再生石膏胶凝材料。这主要是由于再生石膏之间的易磨性的差异和商业石膏,这在我们之前报道的论文(20.]。

因此,通过调查的影响,加热温度、细度对再生石膏胶凝材料的水化和力学性能,得出合适的加热温度为165°C,合适的比表面积是1526米²/公斤。在这个时候,它可能达到中国标准GB 9776 - 2008 <石膏胶凝材料>。然而,结果无法与国际标准相比由于不同的测试仪器,过程和结果的表达式。

根据欧洲标准BS EN 13279 (28,29日),喷洒方法,分散方法,流表方法被用来确定水石膏比例,和刀法和维卡软化点锥法用于确定设置时间。仪器、测试程序和表达式的结果不同于国家标准GB / T 9776 - 2008。根据水石膏比例确定以前,石膏和水重,然后抗弯和抗压强度测试标本的准备。因此,水膏比的结果,设置时间,弯曲和压缩力量不能与本研究。

根据ASTM C472-20 [30.),修改后的维卡软化点仪方法用于确定水石膏比例。内径的底部和顶部的锥形环应该是60毫米和70毫米,分别和高度应该是40毫米。模具应该立方体抗压强度测试模具边长为50.8毫米。因此,水的装置使用石膏比和抗压强度的测试非常不同的国家标准GB / T 9776 - 2008。

根据印度标准(31日,32抗压强度测试),模具应该是多维数据集的大小25×25×25毫米,和挠曲强度的模具应该是矩形大小100×25×25毫米的标本。抗压和抗弯强度测量在室温下保持24小时,然后干燥电炉两天。因此,使用模具和测试的抗弯和抗压强度的测试也不同于国家标准GB / T 9776 - 2008。

根据巴西的标准ABNT丁腈橡胶(12127 - 201933),ABNT丁腈橡胶12128 - 2019 (3412129 - 2019],ABNT NBR (35),修改后的维卡软化点仪是用来测量水石膏比例,和模具抗压强度测试应该大小50×50×50毫米的立方体。因此,水的装置使用石膏比和抗压强度的测试非常不同的国家标准GB / T 9776 - 2008。因此,结果无法与国际标准相比。

4所示。结论

加热温度、细度对水化的影响以及再生石膏胶凝材料力学性能的研究,也有研究对商业石膏胶凝材料的性能比较。因此,可以获得以下结论基于实验研究:(1)不同于商业石膏胶凝材料,再生石膏胶凝材料的合适的加热温度下降到165°C。在这个时候,水石膏比例下降到0.82,和初始和最终设置时间是8分钟和12.5分钟,分别。抗弯和抗压强度2.06 MPa和3.90 MPa,分别。(2)水石膏比例下降和抗弯,抗压强度增加比表面积增加。因此,合适的再生石膏胶凝材料的比表面积变化到1526米²/公斤考虑再生石膏胶凝材料的属性和经济学。(3)在合适的加热温度和比表面积,它可能达到的标准GB 9776 - 2008 <石膏胶凝材料>熟石膏(中国国家标准)。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究项目支持的科技发展的河南(212102310563),河南大学青年骨干教师资助项目城市建设(YCJQNGGJS201908)和河南省固体废物综合处理和生态利用协同创新中心开放项目资助的项目。

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