水泥石的干燥收縮及其與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系.pdf

1、混凝土的干燥收縮對(duì)其性能有極其不利的影響。水分的蒸發(fā)在混凝土結(jié)構(gòu)中引發(fā)大量應(yīng)力，由于混凝土材料通常是由外向內(nèi)被干燥，產(chǎn)生的應(yīng)力梯度導(dǎo)致材料的薄弱處產(chǎn)生微裂紋。裂縫降低了材料的強(qiáng)度，并且有害的物質(zhì)通過(guò)微裂紋更快的滲入材料內(nèi)部，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低。
　　引起混凝土材料干縮的組分主要是水泥石?？刂扑嗍煽s的微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)還沒(méi)有被確定。本課題通過(guò)改變水泥石的水灰比、齡期等參數(shù)，從而改變水泥石的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變水泥石的干燥收縮，并以此建

2、立了水泥石干燥收縮與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
　　課題選取了水化硅酸鈣(C-S-H)，氫氧化鈣(CH)和孔結(jié)構(gòu)作為水泥石的微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)，并分析它們隨齡期和水灰比的變化規(guī)律。其中，水化硅酸鈣由于缺乏直接測(cè)試手段而難以量化。課題結(jié)合綜合熱分析（TG-DSC）和固體核磁共振的測(cè)試結(jié)果，提出了一種估算C-S-H含量的方法。水泥石干縮性能是通過(guò)梯次平衡法測(cè)量水泥石在100％-7%RH濕度范圍內(nèi)，不同濕度段的重量損失和干燥收縮來(lái)確定的。課題從兩方面優(yōu)

3、化了對(duì)水泥石干燥收縮性能的研究：一是在試件干縮后進(jìn)行再潤(rùn)濕，從而分離出了可逆與不可逆干縮值；二是選取個(gè)別試件進(jìn)行二次干燥，研究干燥收縮對(duì)水泥石孔結(jié)構(gòu)和干縮性能的影響。
　　本課題主要得出以下結(jié)論：
　　1)當(dāng)水灰比一定時(shí)，隨著齡期的增長(zhǎng)，水泥石水化反應(yīng)程度增大，主要水化產(chǎn)物CH和C-S-H增多，凝膠孔增多，平均孔徑減小。并且C-S-H中Q2的含量增加，硅酸根聚合度增加，凝膠結(jié)構(gòu)更堅(jiān)固抵抗干縮變形的能力增強(qiáng)，水泥石在100%-

4、7%相對(duì)濕度段的總干縮先增大，后減小。
　　2)當(dāng)齡期一定時(shí)，隨著水灰比的增大，水泥石水化程度增大，主要水化產(chǎn)物CH和C-S-H增多，水泥石各級(jí)孔增多，平均孔徑增大，水泥石在100%-7%相對(duì)濕度段的的總干縮略增大，主要增長(zhǎng)在100%-54%相對(duì)濕度段。
　　3)水泥石的重量損失和收縮隨著濕度的降低而增加。當(dāng)再潤(rùn)濕時(shí)，重量損失基本能完全回復(fù)但明顯滯后。當(dāng)再潤(rùn)濕時(shí)，干縮的回復(fù)也明顯滯后且存在不可逆收縮。不可逆干縮主要集中在84

5、%-7%相對(duì)濕度干燥過(guò)程中。
　　4)失水孔的數(shù)量和大小和水化硅酸鈣的數(shù)量和結(jié)構(gòu)是主控水泥石干縮的微觀因素。
　　5)毛細(xì)孔主要在100%-54%相對(duì)濕度以上起主導(dǎo)作用。毛細(xì)孔數(shù)量的增多帶來(lái)更多的彎月面和更大的應(yīng)力，而毛細(xì)孔孔徑的增大則使彎月面產(chǎn)生的有效應(yīng)力減小，在100%-54%相對(duì)濕度段內(nèi)通常是這兩個(gè)相反效應(yīng)協(xié)同作用的結(jié)果。
　　6)凝膠孔主要在54%相對(duì)濕度以下起作用，但隨著水泥石齡期的延長(zhǎng)，水化硅酸鈣的結(jié)構(gòu)與數(shù)

6、量在此濕度段起主導(dǎo)作用。
　　7)對(duì)于28天齡期，不同水灰比的水泥石，二次干燥過(guò)程中，在100%-84%和84%-54%相對(duì)濕度范圍內(nèi)重量損失增大，而在54-7%相對(duì)濕度范圍內(nèi)重量損失減小。同時(shí)，水泥石二次干燥過(guò)程中的不可逆干縮較小。
　　本課題通過(guò)微觀測(cè)試手段量化了水泥石的微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)，尤其是C-S-H的含量，并利用改良的能得到更多信息的干縮測(cè)試手段來(lái)研究水泥石的干縮行為，為探索水泥石微觀結(jié)構(gòu)與干縮收縮的關(guān)系，特別是水化硅