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強(qiáng)紫外線輻射對(duì)減縮劑抑制水泥石干縮變形效果研究（二）
來(lái)源：鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào) 瀏覽 1067 次 發(fā)布時(shí)間:2024-11-18
1試驗(yàn)
1.1材料
采用中聯(lián)水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的PO 42.5水泥(PC)，比表面積為365 m2/kg；其化學(xué)組成如表1所示。
表1水泥化學(xué)成分分析結(jié)果
選用江蘇蘇博特新材料股份有限公司研發(fā)的SRAⅠ聚醚型減縮劑(SRA)，基本物化特性如表2所示。
表2減縮劑性能
1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)
采用0.34的水灰比，選取減縮劑質(zhì)量摻量為0%、1%、2%及3%，減縮劑質(zhì)量摻量為減縮劑質(zhì)量占水泥質(zhì)量的百分比，水泥凈漿配合比如表3所示。減縮劑與拌合水一同加入，成型尺寸為25 mm、25 mm、280 mm的水泥凈漿試件，進(jìn)行干燥收縮、質(zhì)量損失及熱重分析(TG/DTG)、孔隙結(jié)構(gòu)(MIP)測(cè)試。配制含有減縮劑(質(zhì)量濃度為0、1%、2%、3%)的飽和Ca(OH)2溶液，進(jìn)行表面張力測(cè)試。
表3水泥凈漿配合比
1.3試驗(yàn)環(huán)境
本研究所需的環(huán)境相對(duì)濕度(RH 60%±5%)通過(guò)NaBr飽和溶液來(lái)控制。
1.3.1標(biāo)準(zhǔn)干燥環(huán)境
采用環(huán)境模擬箱實(shí)現(xiàn)，環(huán)境參數(shù)為：溫度20℃±2℃、相對(duì)濕度60%±5%、輻照度0 W/m2，如圖1(a)。
圖1試驗(yàn)環(huán)境示意圖
(a)標(biāo)準(zhǔn)干燥環(huán)境試驗(yàn)箱；(b)強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境試驗(yàn)箱
1.3.2強(qiáng)紫外線輻射模擬環(huán)境
根據(jù)氣象資料，中國(guó)高原地區(qū)的年平均輻射量為6 000～9 000 MJ/m2，其中紫外線輻射量占總輻射量的7%。根據(jù)公式(1)計(jì)算，高原地區(qū)的日平均紫外輻照度為13～20 W/m2。
Q=T*t (1)
式中：T為試驗(yàn)輻照度，W/m2；t為試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)，s；Q為輻射量，MJ/m2。
考慮試驗(yàn)速度，本研究采用每日最大紫外線輻射量進(jìn)行試驗(yàn)研究。試驗(yàn)環(huán)境采用環(huán)境模擬箱進(jìn)行，燈管與試件表面的距離設(shè)置為50 mm，輻射度計(jì)實(shí)測(cè)的輻照度為2 000μ2，即20 W/m2，如圖1(b)所示。
強(qiáng)紫外線輻射的環(huán)境參數(shù)為：輻照度20 W/m2、溫度20℃±2℃、相對(duì)濕度60%±5%。
1.3.3白熾燈照射環(huán)境
紫外線輻射存在微弱的熱效應(yīng)(2℃)，而溶液對(duì)溫度的敏感度極高。因此，在減縮劑溶液的表面張力測(cè)試試驗(yàn)中加設(shè)了白熾燈照射環(huán)境，以排除熱效應(yīng)的影響。
設(shè)置方法：調(diào)節(jié)紫外燈到溶液表面的距離，使溶液表面輻照度達(dá)到20 W/m2；待系統(tǒng)溫度穩(wěn)定后，使用高精度工業(yè)紅外線測(cè)溫儀測(cè)量溶液表面溫度并記錄為T1；調(diào)節(jié)白熾燈到溶液表面的距離，使穩(wěn)定后的溶液表面溫度為T1。
為了更方便地表述，本文將標(biāo)準(zhǔn)干燥環(huán)境記為N，強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境記為UV，白熾燈照射環(huán)境記為B。
1.4試驗(yàn)方法
1.4.1干燥收縮/質(zhì)量損失
水泥石干燥收縮實(shí)驗(yàn)參照《水泥膠砂干縮試驗(yàn)方法》(JC/T603—2004)進(jìn)行。根據(jù)配合比成型相應(yīng)數(shù)量的試件(每組3個(gè)試件)，試件成型1 d(24±2 h)后脫模并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至3 d，用比長(zhǎng)儀測(cè)試初始長(zhǎng)度L0，用0.01g高精度電子天平稱量初始質(zhì)量m0。此后將試件分別放至標(biāo)準(zhǔn)干燥環(huán)境與強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境進(jìn)行暴露養(yǎng)護(hù)，定期測(cè)試相應(yīng)齡期i的試件長(zhǎng)度Li與質(zhì)量mi，測(cè)試齡期到90 d。
1.4.2熱重分析
熱重分析采用Setaram生產(chǎn)的Labsys Evo熱分析儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試樣品為粒徑小于80μm的水泥凈漿粉末顆粒，測(cè)試升溫速率為10℃/min，氮?dú)鈿夥铡y(cè)試范圍為20～1 000℃。C-S-H凝膠和氫氧化鈣的熱失重包括在75～550℃的溫度范圍內(nèi)；400～500℃的溫度范圍可以計(jì)算氫氧化鈣的熱失重；600～800℃的溫度范圍可以計(jì)算碳酸鈣的熱失重。水泥凈漿的化學(xué)結(jié)合水含量、氫氧化鈣含量、碳酸鈣含量可分別根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算。
式中：
是灼燒前樣品的質(zhì)量；℃
是樣品在升溫至T℃時(shí)的剩余質(zhì)量。
假定在600～800℃的溫度范圍內(nèi)，熱失重主要是由碳化產(chǎn)物的分解引起的(忽略凝膠和鈣礬石的碳化反應(yīng)，認(rèn)為碳化是由氫氧化鈣引起的)。根據(jù)公式(5)，可以計(jì)算出碳化前氫氧化鈣的含量，而氫氧化鈣的總含量則可以通過(guò)公式(6)計(jì)算得出。
1.4.3孔隙結(jié)構(gòu)測(cè)試
孔結(jié)構(gòu)分析采用美國(guó)Quantachrome公司生產(chǎn)的PoreMasterGT-60 MIP進(jìn)行測(cè)試。
1.4.4表面張力
配制含有減縮劑的Ca(OH)2飽和溶液，置于預(yù)先烘干的敞口玻璃皿中，測(cè)試溶液的表面張力初始值，后將其分別放至N，UV，B這3種環(huán)境中進(jìn)行處理。表面張力測(cè)試方法如下：表面張力采用芬蘭Kibron公司生產(chǎn)的全自動(dòng)張力儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試方法為吊板法。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)試3次，讀數(shù)精確至0.1 mN/m。