專(zhuān)利名稱(chēng)：不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)影響的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹性能影響
的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，大體積和超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)有出現(xiàn)。在這類(lèi)混凝土中，由于水化
熱和各種環(huán)境輻射熱量引起混凝土內(nèi)部溫度不均，產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，當(dāng)膨脹應(yīng)力大于混凝土
抗拉強(qiáng)度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致溫度裂縫的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)性能。所以充分掌握混凝土的熱
膨脹性能，對(duì)于準(zhǔn)確計(jì)算混凝土的溫度變形的大小、指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久 性等具有十分重要的意義。 混凝土是一種由粗細(xì)骨料和水泥石構(gòu)成的復(fù)合材料，因此粗細(xì)骨料和水泥石的熱
膨脹系數(shù)及其含量決定混凝土的熱膨脹系數(shù)。當(dāng)骨料的種類(lèi)及其在混凝土中的含量確定
時(shí)，水泥石的熱膨脹系數(shù)將直接影響混凝土的熱膨脹系數(shù)。組成水泥石的固相組分的種類(lèi)
及其含量是影響其熱膨脹系數(shù)最重要因素，所以精確測(cè)量不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹性
能的影響對(duì)于研究混凝土的熱膨脹系數(shù)及其機(jī)理具有十分重要的意義。
目前測(cè)量不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹性能影響的方法主要有 1)粉煤灰對(duì)水泥石熱膨脹性能的影響測(cè)試方法 在相同水灰比條件下調(diào)整粉煤灰取代水泥的用量，拌制水泥凈漿并成型水泥石試 樣，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)試樣至一定齡期并干燥后，采用儀表式膨脹儀測(cè)量不同試件在不 同溫度下的長(zhǎng)度，根據(jù)長(zhǎng)度測(cè)量結(jié)果計(jì)算每個(gè)試件的熱膨脹系數(shù)。 采用此方法測(cè)量粉煤灰對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)的影B向，由于摻入水泥中的部分粉煤 灰在水泥的水化過(guò)程中與水泥水化產(chǎn)生的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成一定量的水硬性物質(zhì)， 最終的測(cè)量結(jié)果反應(yīng)的是部分粉煤灰發(fā)生火山灰反應(yīng)的生成物與另一部分未發(fā)生反應(yīng)的 粉煤灰對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)的影響。測(cè)量結(jié)果不能充分反應(yīng)摻加的全部粉煤灰對(duì)水泥石熱 膨脹性能的直接影響。 2)纖維對(duì)水泥石熱膨脹性能的影響測(cè)試方法 在相同水灰比和膠凝材料用量條件下，調(diào)整纖維在水泥石中的摻量，拌制含有纖 維的水泥凈漿并成型水泥石試樣，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)試樣至實(shí)驗(yàn)設(shè)定齡期烘干后，采用 儀表式膨脹儀測(cè)量不同試件在不同溫度下的長(zhǎng)度，根據(jù)同一試件在不同溫度條件下的長(zhǎng)度 測(cè)量結(jié)果，計(jì)算出每個(gè)試件的熱膨脹系數(shù)。采用此方法測(cè)量纖維摻量對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù) 的影響，由于摻入水泥中的纖維在水泥水化過(guò)程中不參與化學(xué)反應(yīng)，所以最終的測(cè)量結(jié)果 能夠充分反應(yīng)纖維對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)的影響。但纖維是水泥石中的外加成分，不是水泥 石自身固有的成分。 以上測(cè)量固相組分對(duì)水泥石熱膨脹性能影響的方法，不能體現(xiàn)水泥水化反應(yīng)結(jié)束 后，水泥石自身含有的各種固相成分(包括水泥水化產(chǎn)生的CSH凝膠、Ca (0H) 2，以及水泥石 中未水化的水泥熟料、粉煤灰和礦渣顆粒)對(duì)水泥石熱膨脹性能的影響。要測(cè)量水泥石自身成分及其含量對(duì)其熱膨脹性能的影響，必須考慮新的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述測(cè)量方法中存在的不能反應(yīng)水泥石自身所含有的固相成分對(duì)其 熱膨脹性能的影響的問(wèn)題，提供了一種不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹性能影響的測(cè)量方 法，測(cè)量過(guò)程操作簡(jiǎn)單，測(cè)量精確度高。 本發(fā)明的技術(shù)方案為一種不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)影響的測(cè)量方法， 采用硅油將比表面積相同的不同種類(lèi)的固相組分表面進(jìn)行密封處理，之后將處理過(guò)的固相 組分與水泥按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比例混合，在相同水膠比條件下拌制成水泥凈漿并成型養(yǎng)護(hù)，在實(shí) 驗(yàn)設(shè)計(jì)齡期測(cè)量干燥水泥石試件的熱膨脹系數(shù)，根據(jù)對(duì)加入不同固相成分的水泥石試件熱 膨脹系數(shù)的測(cè)量結(jié)果對(duì)比不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹性能的影響。
所述的不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)影響的測(cè)量方法，具體測(cè)試過(guò)程如下
第一步，分別將比表面積相同的固相組分烘干至恒重后，加入到1. 5 2. 5倍于固 相組分質(zhì)量的硅油中充分?jǐn)嚢杈鶆颉⑦^(guò)濾再烘干； 第二步，將經(jīng)過(guò)第一步表面處理的固相組分分別與水泥按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比例充分混 合，在實(shí)驗(yàn)要求的水膠比條件下拌制水泥凈漿，之后將含有不同的固相組分的水泥凈漿成 型為統(tǒng)一尺寸的試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)成水泥石； 第三步，在實(shí)驗(yàn)預(yù)定齡期取出第二步制備的水泥石樣品烘干至恒重，再將干燥的
樣品分別放入膨脹儀，在升溫速率為rc /40s rc /60s條件下，測(cè)量溫度分別為o°c、
4(TC、5(TC、6(TC、7(rC、8(rC條件下各個(gè)含有不同固相組分的試樣的長(zhǎng)度并記錄，根據(jù)測(cè)量 結(jié)果計(jì)算出含有不同固相組分的水泥石的熱膨脹系數(shù)； 第四步，對(duì)比含有不同固相組分的水泥石的熱膨脹系數(shù)的大小，從而判斷不同固 相組分對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)的影響。 所述的固相組分為水泥熟料、粉煤灰、礦渣、CSH凝膠、Ca(0H)2顆粒。
有益效果 (1)硅油對(duì)各種固相顆粒的表面密封效果好，能夠成功阻止各種固相成分在水泥 石形成過(guò)程中參與各種化學(xué)反應(yīng)。 (2)對(duì)比出了各種固相成分對(duì)水泥石熱膨脹性能的影響大小關(guān)系如下Ca(0H)2> 粉煤灰>水泥熟料顆粒>礦渣> CSH凝膠。


圖1水泥石中用硅油進(jìn)行表面處理過(guò)的水泥熟料顆粒。
圖2水泥熟料顆粒表面的能譜分析。 圖3水泥石中用硅油進(jìn)行表面處理過(guò)的粉煤灰顆粒。 圖4粉煤灰顆粒表面的能譜分析。 圖5摻加不同固相組分的水泥石的熱膨脹系數(shù)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出具體說(shuō)明。
實(shí)施例1 —種測(cè)量不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)影響的方法，具體測(cè)試過(guò)程如下
1)分別將比表面積相同的水泥熟料、粉煤灰、礦渣、CSH凝膠、Ca(0H)2顆粒在 IO(TC烘箱中烘干至恒重后，加入到2倍于粉狀顆粒質(zhì)量的硅油中充分?jǐn)嚢?min，之后將混 合物過(guò)濾，再在IO(TC烘箱中烘干1小時(shí)，使硅油能夠充分覆蓋在粉狀顆粒表面，使經(jīng)硅油 表面處理的顆粒與周?chē)镔|(zhì)有效隔離，避免在水泥水化過(guò)程中與水或堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。
2)將經(jīng)過(guò)表面處理的固相組分與水泥按重量比為1 : 4充分混合，在水膠比均為 0. 4條件下拌制不同的水泥凈漿，之后將不同的水泥凈漿成型成型為①7mmX60mm的試件， 在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)成水泥石。 3)在預(yù)定齡期取出水泥石樣品放入IO(TC烘箱中烘干至恒重，再將干燥的樣品放 入膨脹儀，在升溫速率為1°C /40s 1°C /60s條件下，測(cè)量溫度分別為30°C、40°C、5(TC、 6(TC、7(TC、8(rC條件下試樣的長(zhǎng)度并記錄，根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算出不同水泥石的熱膨脹系數(shù)。 4)對(duì)比不同水泥石的熱膨脹系數(shù)的大小，從而判斷不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹 性能影響。 圖1是水泥石中用硅油進(jìn)行表面處理過(guò)的水泥熟料顆粒。由圖1可看到，用硅油
進(jìn)行表面處理過(guò)的水泥熟料顆粒外形仍為無(wú)規(guī)則的顆粒形態(tài)，沒(méi)有發(fā)生水化反應(yīng)，也沒(méi)有
與周?chē)乃a(chǎn)物相連。這說(shuō)明硅油對(duì)水泥熟料顆粒的密封性能良好，可以成功的阻止水
泥熟料顆粒與外部水分的接觸，有效避免活性很高的水泥熟料顆粒發(fā)生水化反應(yīng)。 圖2是水泥熟料顆粒表面的能譜分析。由圖2標(biāo)注點(diǎn)的能譜分析結(jié)果顯示，在此
點(diǎn)Ca、Si的含量高，而O含量較低，從化學(xué)成分上進(jìn)一步確認(rèn)此點(diǎn)為沒(méi)有發(fā)生水化反應(yīng)的水
泥熟料顆粒，從而進(jìn)一步證明硅油對(duì)水泥熟料顆粒的密封性能良好。 圖3是水泥石中用硅油進(jìn)行表面處理過(guò)的粉煤灰顆粒。由圖3可看到，用硅油進(jìn)行 表面處理過(guò)的粉煤灰顆粒外形仍為球形，盡管在粉煤灰顆粒表面附著有少量水化生成物， 但粉煤灰顆粒自身沒(méi)有發(fā)生水化反應(yīng)。從而說(shuō)明硅油對(duì)粉煤灰顆粒的密封性能良好，可以 成功的阻止粉煤灰顆粒與外部水分和堿性物質(zhì)的接觸，避免粉煤灰發(fā)生火山灰反應(yīng)。
圖4是粉煤灰顆粒表面的能譜分析。由圖4標(biāo)注點(diǎn)的能譜分析結(jié)果顯示，在此點(diǎn) Si含量很高，Ca含量相對(duì)較低，進(jìn)一步確認(rèn)此點(diǎn)為沒(méi)有發(fā)生水化反應(yīng)的粉煤灰顆粒，從而 進(jìn)一步證明硅油對(duì)粉煤灰顆粒的密封性能良好。 圖5是摻加不同固相組分的水泥石的熱膨脹系數(shù)。由圖5可知，所測(cè)試的幾種固 相組分對(duì)水泥石熱膨脹性能的影響存在如下關(guān)系Ca(OH)2 >粉煤灰>水泥熟料顆粒>礦 渣> CSH凝膠。
實(shí)施例2 —種測(cè)量不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)影響的方法，具體測(cè)試過(guò)程如下
1)分別將比表面積相同的水泥熟料、粉煤灰、礦渣、CSH凝膠、Ca(0H)2顆粒在 IO(TC烘箱中烘干至恒重后，加入到2. 5倍于粉狀顆粒質(zhì)量的硅油中充分?jǐn)嚢?0min，之后 將混合物過(guò)濾，再在IO(TC烘箱中烘干1. 5小時(shí)，使硅油能夠充分覆蓋在粉狀顆粒表面，使 經(jīng)硅油表面處理的顆粒與周?chē)镔|(zhì)有效隔離，避免在水泥水化過(guò)程中與水或堿性物質(zhì)發(fā)生 反應(yīng)。
2)將經(jīng)過(guò)表面處理的固相組分與水泥按重量比為1 : 5充分混合，在水膠比均為 0. 35條件下拌制不同的水泥凈槳，之后將不同的水泥凈槳成型成型為①7mmX60mm的試 件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)成水泥石。 3)在預(yù)定齡期取出水泥石樣品放入IO(TC烘箱中烘干至恒重，再將干燥的樣品放 入膨脹儀，在升溫速率為1°C /40s 1°C /60s條件下，測(cè)量溫度分別為30°C、40°C、5(TC、 6(TC、7(TC、8(rC條件下試樣的長(zhǎng)度并記錄，根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算出不同水泥石的熱膨脹系數(shù)。 4)對(duì)比不同水泥石的熱膨脹系數(shù)的大小，從而判斷不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹 性能影響。
權(quán)利要求
一種不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)影響的測(cè)量方法，其特征在于，采用硅油將比表面積相同的不同種類(lèi)的固相組分表面進(jìn)行密封處理，之后將處理過(guò)的固相組分分別與水泥按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比例混合，在相同水膠比條件下拌制成水泥凈漿并成型養(yǎng)護(hù)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)齡期分別測(cè)量干燥水泥石試件的熱膨脹系數(shù)，根據(jù)對(duì)加入不同固相成分的水泥石試件熱膨脹系數(shù)的測(cè)量結(jié)果對(duì)比不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹性能的影響。
2. 如權(quán)利要求1所述的不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)影響的測(cè)量方法，其特征在 于，具體測(cè)試過(guò)程如下第一步，分別將比表面積相同的固相組分烘干至恒重后，加入到1. 5 2. 5倍于固相組 分質(zhì)量的硅油中充分?jǐn)嚢杈鶆?、過(guò)濾再烘干；第二步，將經(jīng)過(guò)第一步表面處理的固相組分分別與水泥按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比例充分混合，在 實(shí)驗(yàn)要求的水膠比條件下拌制水泥凈漿，之后將含有不同固相組分的水泥凈漿成型為統(tǒng)一 尺寸的試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)成水泥石；第三步，在實(shí)驗(yàn)預(yù)定齡期取出第二步制備的水泥石樣品烘干至恒重，再將干燥的樣品 分別放入膨脹儀，在升溫速率為1°C /40s 1°C /60s條件下，測(cè)量溫度分別為0°C、40°C、 5(TC、6(TC、7(rC、8(rC條件下各個(gè)含有不同固相組分的試樣的長(zhǎng)度并記錄，根據(jù)測(cè)量結(jié)果 計(jì)算出含有不同固相組分的水泥石的熱膨脹系數(shù)；第四步，對(duì)比含有不同固相組分的水泥石的熱膨脹系數(shù)的大小，從而判斷不同固相組 分對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)的影響。
3. 如權(quán)利要求1所述的不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)影響的測(cè)量方法，其特征在 于，所述的固相組分為水泥熟料、粉煤灰、礦渣、CSH凝膠、Ca(0H)2顆粒。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹系數(shù)影響的測(cè)量方法，采用硅油將比表面積相同的不同種類(lèi)的固相組分表面進(jìn)行密封處理，之后將處理過(guò)的固相組分與水泥按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比例混合，在相同水膠比條件下拌制成水泥凈漿并成型養(yǎng)護(hù)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)齡期測(cè)量干燥水泥石試件的熱膨脹系數(shù)，根據(jù)對(duì)加入不同固相成分的水泥石試件熱膨脹系數(shù)的測(cè)量結(jié)果對(duì)比不同固相組分對(duì)水泥石熱膨脹性能的影響。所測(cè)試的幾種固相組分對(duì)水泥石熱膨脹性能的影響存在如下關(guān)系Ca(OH)2＞粉煤灰＞水泥熟料顆粒＞礦渣＞CSH凝膠。
文檔編號(hào)G01N25/16GK101701925SQ20091023270
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者丁士衛(wèi), 錢(qián)春香, 高桂波 申請(qǐng)人:東南大學(xué)