论文部分内容阅读
混凝土体积变形会导致开裂，并且易于引发钢筋锈蚀、腐蚀等一系列破坏，使混凝土材料的耐久性降低。混凝土材料体干燥收缩是影响体积变形的重要因素，而引起干燥收缩的主要组分是水泥石。 水泥石是一种多孔材料，孔隙主要包括凝胶孔和毛细孔，置于相对湿度较低的环境中，孔隙中的水分蒸发逸出，从而导致水泥石干缩。水泥石的孔隙率、孔径分布、孔形特征成为影响干燥收缩的重要因素。 本论文主要采用循环压汞法对水泥石的孔结构进行分析，利用固体核磁共振的测试结果估算水泥石凝胶孔孔隙率。通过确定0.5水灰比，单一控制养护温度、水泥细度、龄期、粉煤灰掺量中的一种因素改变水泥石孔结构，并测试水泥石在梯度湿度下的干燥收缩性能，研究孔结构和干燥收缩的关系。 本论文主要得出如下结论： ①养护温度是影响水泥水化程度的重要环境因素，当龄期和水泥细度不变，并且不掺粉煤灰，养护温度从20℃升高到40℃时，由循环压汞法测得的水泥石总孔隙率（以下简称总孔隙率）增大，由核磁共振测试结果估算的水泥石凝胶孔孔隙率增大，凝胶孔比例减小，墨水瓶孔增多，孔径大于100nm的孔的比例由9.88％上升到34.59%，50nm-100nm的孔体积依次为0.031mL/g、0.030mL/g，10nm-50nm的孔的比例由54.77%下降到39.54%，养护温度从40℃升高到60℃时，孔结构变化不明显，养护温度温度从20℃升高到60℃时，100%-53%湿度段的收缩值接近，53%到23%湿度范围内收缩值减小，在23%到7%湿度区间，40℃养护的水泥石收缩最小，60℃养护的水泥收缩值略大于20℃。 ②水泥细度影响水泥水化程度和水泥浆的分散状态，从而影响水泥石的孔结构，当龄期和养护温度不变，并且不掺粉煤灰时，水泥比表面积由200m2/kg增加到600m2/kg时，350m2/kg的总孔隙率最小，200m2/kg与600m2/kg的总孔隙率接近，350m2/kg的凝胶孔孔隙率最大，600m2/kg的凝胶孔孔隙率大于200m2/kg，200m2/kg的墨水瓶孔体积接近350m2/kg，600m2/kg的墨水瓶孔体积最大，孔径大于100nm的孔的比例由12.11%下降到7.11%，50nm-100nm的孔体积依次为0.035mL/g、0.031mL/g、0.037mL/g，10nm-50nm的孔的比例依次为57.34%、54.77%、61.58%，在各湿度段，水泥石的收缩值随着比表面积的增加而增加。 ③龄期影响水泥水化程度，从而影响水泥石的孔结构，当养护温度和水泥细度不变，不掺粉煤灰时，龄期从28d增加到360d时，水泥石总孔隙率减小，凝胶孔孔隙率增大，墨水瓶孔减少，孔径大于100nm的孔比例由16.29%升至21.62%，50nm-100nm的孔比例由9.13%下降至5.33%，各湿度段，水泥石收缩值减小。 ④粉煤灰的颗粒效应和对水泥水化程度的影响会改变水泥石的孔结构，当养护温度、水泥细度和龄期不变时，粉煤灰掺量由0%增加到40%时，水泥石的总孔隙率增大，对孔径大于100nm的孔，0%的比例大于10%和25%，10%、25%、40%的比例依次升高，孔径在50nm-100nm的孔，10%的孔体积最小，25%孔体积最大，40%的孔体积大于0%，对孔径小于50nm的孔，0%的比例最大，10%、25%、40%的比例依次降低，在100%到53%湿度范围内，收缩值依次为0.55、0.57、0.6、0.52，在53%到23%湿度区间内，收缩值随粉煤灰掺量增加而减少，在23%-到7%湿度区间内，收缩值依次为0.05、0.07、0.05、0.05。 ⑤当水泥细度和龄期不变，粉煤灰掺量为25%，养护温度由20℃升高到60℃时，水泥石的总孔隙率减小，孔径在50nm-100nm的孔减少，孔径小于50nm的孔增多，各湿度段粉煤灰水泥石的收缩值随着养护温度的升高而减小，在23%到7%湿度区间，养护温度为60℃，水泥石的收缩值接近0。 ⑥水泥石中不同孔径范围的孔失水对应着不同湿度区间的干缩，在本论文中，不妨按实际的湿度梯度划分区间，在100%-53%湿度区间，大约50nm-100nm的孔失水引起干缩，在53%-23%湿度段，大约10nm-50nm的孔失水引起干缩，在23%-7%湿度范围，小于10nm的孔失水引起干缩，孔径大于100nm的孔失水不会引起显著干缩。 ⑦100%到7%湿度范围内，水泥石的干缩除了水泥石孔结构和水化产物的影响外，还与水泥石中未水化胶凝材料的刚度和数量有关。在100%到53%湿度区间，主要是水泥石中50nm-100nm的孔失水产生的毛细管张力引起干缩，50nm-100nm孔径范围内，小孔径孔越多，干缩越大；在53%-7%湿度段，凝胶孔对干缩起作用，同时C-S-H凝胶的数量和聚合度也影响干缩，在23%-7%湿度范围，致密C-S-H凝胶的抑制作用更显著。 本论文合理对应了水泥石的孔径分布与其在不同相对湿度下的干燥收缩，为通过改善水泥石孔结构，减小不同湿度环境下混凝土的干燥收缩提供了理论依据，也为深入研究水泥石干燥收缩机理积累了试验数据。