羥基磷灰石加固黏土磚試驗及機理研究.pdf

1、磚作為一種傳統(tǒng)建筑材料，在歷史向度和地域維度上都有著卓越的成就。磚質材料應用于建筑外裝飾由來已久，遠從千年以前的城墻、塔樓、宮殿，明清時期的私家園林、民居建筑，近至當前的文化建筑如博物館、圖書館等，都大量使用了青磚、紅磚等材質作為基礎結構。而磚質材料結構建筑物使用年限一長，由于磚質材料內部存在著大量微小的連通孔隙，具有較強的吸水性，當其吸水飽和并處于冬季負溫狀況時，完整的孔隙邊壁表面將產生微細裂紋，容易出現粉化、開裂、剝落等病癥。因此，

2、如何對磚質結構材料進行防護和加固是工程上所面臨的一項重要課題。
　　本文以燒結黏土磚為基礎，通過不同濃度的氯化鈣(calcium chloride，CaC12)和磷酸氫二氨(Diammonium Phosphate，DAP,(NH4)2HPO4)溶液一次循環(huán)處理28天后的燒結黏土磚，和0.5mol/L的氯化鈣和磷酸氫二氨溶液以不同循環(huán)方式處理30天后的燒結黏土磚實驗，得出各組試樣的吸水率以及抗壓強度變化情況。并使用掃描電鏡和能譜分

3、析(SEM/EDX)以及X射線衍射圖譜(XRD)對試樣進行微觀形貌、元素分布和晶體組成分析，研究不同濃度DAP和不同循環(huán)次數對燒結磚的加固效果的差異及DAP加固燒結磚機理。本文的主要工作及主要結論如下:
　　1)以0.5mol/L、1mol/L、2mol/L的氯化鈣和DAP溶液浸泡28天之后的燒結黏土磚與普通燒結黏土磚相比，吸水率分別降低了23％、41％、58％?？箟簭姸确謩e提高了27％、36％、43％。
　　2)用0.5m

4、ol/L的氯化鈣和DAP溶液以3天循環(huán)浸泡的方法循環(huán)十次即浸泡30天之后，試樣的吸水率降低了65.7％，強度提高了55.9％。用0.5mol/L的氯化鈣和DAP溶液以6天循環(huán)浸泡的方法循環(huán)五次即浸泡30天之后，試樣的吸水率降低了22.7％，強度提高了25％。
　　3)微觀表征試驗表明，氯化鈣和DAP溶液浸泡過的燒結磚微觀形貌發(fā)生明顯變化，SEM和XRD證實了燒結磚通過浸泡在氯化鈣溶液中，使得表面和內部孔隙裂縫處吸附有游離鈣離子，這

5、些鈣離子會溶解在水中與DAP發(fā)生絡合反應，生成含磷的羥基磷灰石（hydroxyapatite，縮寫為HA或HAP）沉淀，HAP的生成量和結晶程度隨著摻入DAP溶液濃度的增加而不斷增加。
　　4)通過微觀分析得出DAP加固燒結磚的微觀機理:燒結磚通過浸泡在氯化鈣溶液中，使得表面和內部孔隙裂縫處吸附有游離鈣離子，當烘干后附有游離鈣離子的磚塊在DAP溶液中浸泡時，這些鈣離子會溶解在水中與DAP溶液中的磷酸根在堿性條件下發(fā)生絡合反應，在磚