水泥石的孔结构PPT课件

水泥石的孔结构 第六组发言人 王全磊 目录 1 基本概念 2 水泥石孔的分类及作用 3 孔级配 4 水泥石的内比表面积 5 水泥石孔分布测定 6 影响水泥石孔分布的因素 1 基本概念 水泥石 硬化水泥浆体是一非均质的多相体系 通常由未水化的水泥熟料颗粒 水化水泥 水和少量的空气以及由水和空隙占有的空气网所组成 因此它是一个固 液 气三相多孔体系 水泥石孔结构 水泥石的一个重要特征就是其小的孔隙率以及不同孔径的分布状况 孔结构主要指孔隙率 孔径分布以及孔几何学 2 水泥石孔的分类及作用 水泥石中孔的分布范围很广 孔径可从10um 一直小到0 005um 孔隙不仅存在于水泥水化物占有的空间中 而且也存在于C S H凝胶粒子的内部 如下图 分类及作用 关于水泥人中孔的分类方法很多 并有许多观点也不一致 Jawed等人通过对水泥石中孔结构研究后 给出了水泥石中不同类型的孔尺寸及来源 相应的测试方法 对水泥石性质的主要影响 见表2 2 7 2 c 3 孔级配 关于孔的级配研究 国内外已有不少文章发表 主要研究不同尺寸孔的级配对水泥浆体或混凝土宏观行为的影响 以及改善孔级配的途径 美国加州大学伯克利分校教授P K Metha发表报告提出 增加1320 x10 10m以下的孔不会降低混凝土的渗透性 Meha又发表文章介绍火山灰材料对混凝土孔级配改善的作用 见图2 2 7 18 Descriptionofthecontents ThemeGalleryisaDesignDigitalContent ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc 该图说明 随龄期的增长大孔减少 小孔增多 而掺入火山灰后 随龄期的增长 新生水化物填充孔隙 不仅使总孔隙率降低 而且大孔也减少 2003 2004 2005 2006 1977年以色列Q z曾经提出区分球形孔和管形孔的级配 清华大学研究生李庆华测试了水泥浆体试件受力至破坏后孔级配的变化 同时区分孔形状的变化 分析各级不同形状孔参与破坏的情况 按其对强度的影响 将过渡孔分成小于200 x10 10m 200 500 x10 10m 大于500 x10 10m三级 1 重要性 2 气体吸附方法 3 其它测定方法 4 水泥石的内比表面积 1 水泥石内部因相表面的性质以及其比表面的大小对水泥石的物理力学性质如强度 抗渗性 抗冻性 特别是它与周围介质的相互作用和吸附性能等有重大影响 2 水泥石的内比表面积 一般采用气体吸附方法测定 常用的气体是水蒸气和氮气 ThemeGalleryisaDesignDigitalContent ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc 3 用不同方法所测得的比表面积可能相差很大 例如 当用氮气作为吸附气体时 则所得结果就只有水蒸气吸附法的1 5 1 3 有人认为这是由于氮分子截面积较大 当孔径太小或者入口太狭时无法进入所致 5 水泥石孔分布测定 汞压力法主要根据压入孔系统中的水银数量与所加压力之间的函数关系 计算孔的直径和不同大小孔的体积 汞压力测孔法最适合于平均半径为15x10 10m 100um范围的孔 图2 27 19为高压侧孔法所得水中养护11年的三种水灰比的水泥浆体孔级配曲线 1 汞压力法 2 等温吸附法 气体吸附在固体表面 随着相对气压的增加 会在固体表面形成单分子层和多分子层 加上固体中的细孔产生的毛细管凝结 可计算固体比表面积和孔径 用氮气吸附曲线或环已烷解吸附曲线计算孔径分布 如下图 3 小角度X射线散射法 小角度x射线散射法缩写为SAXS SmallangleX byscattering 此法可在常压下测定材料 20 300 x10 10m的细孔孔径分布 图2 2 7 23为用小角度X射线散射法测定的水化28天的水泥浆体孔径分布曲线 6 影响水泥石孔分布的因素 ContentTitle ContentTitle ContentTitle 1 水化龄期对孔分布的影响 Textinhere 随着水化龄期的增长 总孔隙率减少 凝胶孔 约小于100 x10 10m 增多 大于100 x10 10m的孔隙减少 由表知 当水化龄期超过3个月以后 由于水化结晶度提高 凝胶孔的百分率稍有降低 毛细孔的百分率稍有增加的趋势 2 水灰比对水泥石孔分布的影响 随着水灰比的增大 总孔隙率增加 水灰比对总孔隙率的影响如图2 2 7 24所示 图中测定的试样经18个月的正常养护 3 水泥矿物组成对水泥石孔分布的影响 Contents Contents ClicktoaddTextClicktoaddTextClicktoaddText 水泥单矿物硬化体 标准条件下硬化28天 的孔分布试验结果见表2 2 7 7所示 Textinhere 由表中结果可看出 对于硬化28天的浆体的总孔隙率及毛细孔的百分率按下述顺序增加C3S C4AF B C2S一C3A 而凝胶孔则按上述顺序减少 孔分布的这一特征与它们28天强度值的顺序也是一致的 4 掺外加剂对水泥石孔分布的影响 水泥砂浆中加入减水剂 可以提高其流动性 降低水灰比 从而提高强度 加入减水剂后 可使总孔隙率减少 同时可使孔分布中最可几孔径的尺寸减小 5 养护条件对水泥石孔分布的影响 对于水泥浆体来说 养护条件不同时 硬化后孔结构会有不同程度的差别 尤其是在初期 如图2 2 7 26所示 上图为两种养护制度 一种是低温 50C 成型并养护6h 升温至430C 恒温10h再降至室温 另一种是常温成型后立即降至50C 养护6h后冉以与第一种相同的制度继续进行养护 说明 常