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度，并且有害的物質(zhì)通過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。控制水泥石干縮的微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)還沒有被確定。本課題通過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梯次平衡法測量水泥石在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確定的。課題從兩方面優(yōu)

3、化了對水泥石干燥收縮性能的研究：一是在試件干縮后進(jìn)行再潤濕，從而分離出了可逆與不可逆干縮值；二是選取個別試件進(jìn)行二次干燥，研究干燥收縮對水泥石孔結(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，隨著齡期的增長，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)更堅固抵抗干縮變形的能力增強，水泥石在100%-

4、7%相對濕度段的總干縮先增大，后減小。
　　2)當(dāng)齡期一定時，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，水泥石各級孔增多，平均孔徑增大，水泥石在100%-7%相對濕度段的的總干縮略增大，主要增長在100%-54%相對濕度段。
　　3)水泥石的重量損失和收縮隨著濕度的降低而增加。當(dāng)再潤濕時，重量損失基本能完全回復(fù)但明顯滯后。當(dāng)再潤濕時，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%相對濕度干燥過程中。
　　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%相對濕度以上起主導(dǎo)作用。毛細(xì)孔數(shù)量的增多帶來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%相對濕度段內(nèi)通常是這兩個相反效應(yīng)協(xié)同作用的結(jié)果。
　　6)凝膠孔主要在54%相對濕度以下起作用，但隨著水泥石齡期的延長，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)對于28天齡期，不同水灰比的水泥石，二次干燥過程中，在100%-84%和84%-54%相對濕度范圍內(nèi)重量損失增大，而在54-7%相對濕度范圍內(nèi)重量損失減小。同時，水泥石二次干燥過程中的不可逆干縮較小。
　　本課題通過微觀測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試手段來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