羥基磷灰石加固黏土磚試驗(yàn)及機(jī)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(zhì)材料應(yīng)用于建筑外裝飾由來(lái)已久，遠(yuǎn)從千年以前的城墻、塔樓、宮殿，明清時(shí)期的私家園林、民居建筑，近至當(dāng)前的文化建筑如博物館、圖書(shū)館等，都大量使用了青磚、紅磚等材質(zhì)作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。而磚質(zhì)材料結(jié)構(gòu)建筑物使用年限一長(zhǎng)，由于磚質(zhì)材料內(nèi)部存在著大量微小的連通孔隙，具有較強(qiáng)的吸水性，當(dāng)其吸水飽和并處于冬季負(fù)溫狀況時(shí)，完整的孔隙邊壁表面將產(chǎn)生微細(xì)裂紋，容易出現(xiàn)粉化、開(kāi)裂、剝落等病癥。因此，

2、如何對(duì)磚質(zhì)結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行防護(hù)和加固是工程上所面臨的一項(xiàng)重要課題。
　　本文以燒結(jié)黏土磚為基礎(chǔ)，通過(guò)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(jié)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(jié)黏土磚實(shí)驗(yàn)，得出各組試樣的吸水率以及抗壓強(qiáng)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(duì)試樣進(jìn)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(shù)對(duì)燒結(jié)磚的加固效果的差異及DAP加固燒結(jié)磚機(jī)理。本文的主要工作及主要結(jié)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(jié)黏土磚與普通燒結(jié)黏土磚相比，吸水率分別降低了23％、41％、58％?？箟簭?qiáng)度分別提高了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(qiáng)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(qiáng)度提高了25％。
　　3)微觀表征試驗(yàn)表明，氯化鈣和DAP溶液浸泡過(guò)的燒結(jié)磚微觀形貌發(fā)生明顯變化，SEM和XRD證實(shí)了燒結(jié)磚通過(guò)浸泡在氯化鈣溶液中，使得表面和內(nèi)部孔隙裂縫處吸附有游離鈣離子，這

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