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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（一）
來(lái)源： 《鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)》 瀏覽 787 次 發(fā)布時(shí)間:2024-11-15
摘要：為了掌握強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下水泥基材料體積穩(wěn)定性的演變規(guī)律，確保服役于強(qiáng)輻射地區(qū)的水泥基材料性能的穩(wěn)定性，通過(guò)硬化水泥漿體干燥收縮試驗(yàn)，研究標(biāo)準(zhǔn)干燥環(huán)境和強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下硬化水泥漿體的干縮變形和質(zhì)量損失的演化規(guī)律。結(jié)合熱重分析(TG)和汞孔隙率(MIP)測(cè)試方法，探討強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境對(duì)硬化水泥漿體的干燥收縮的影響機(jī)理。
同時(shí)，基于減縮劑的減縮機(jī)理，探討其在強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下的作用效果。研究結(jié)果表明:相較于標(biāo)準(zhǔn)干燥環(huán)境，強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境顯著增加水泥石的干燥收縮和質(zhì)量損失，降低水泥水化程度，從而使水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)粗化。摻入減縮劑可以降低水泥石的介孔率(<50 nm)，有效降低強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下水泥石的干燥收縮。
此外，在強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下，減縮劑的摻入會(huì)進(jìn)一步降低孔隙溶液的表面張力，增強(qiáng)減縮劑的減縮效果。值得注意的是，當(dāng)減縮劑摻量為1%時(shí)，強(qiáng)紫外線輻射對(duì)減縮劑效果的增強(qiáng)作用最為顯著。
當(dāng)摻量進(jìn)一步增加時(shí)，這種增強(qiáng)作用將受到限制。研究結(jié)果厘清了強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下的水泥基材料變形規(guī)律，為服役于類(lèi)似環(huán)境的水泥基材料體積穩(wěn)定調(diào)控提供技術(shù)依據(jù)。
引言
隨著人類(lèi)發(fā)展步伐的加快，混凝土工程逐漸向高原地區(qū)發(fā)展。然而，高原氣候下混凝土結(jié)構(gòu)的收縮開(kāi)裂問(wèn)題嚴(yán)峻。強(qiáng)烈的紫外線輻射存在于世界各大高原地區(qū)，是影響高原地區(qū)混凝土耐久性不可忽略的因子。太陽(yáng)輻射促進(jìn)混凝土表面干燥，從而加速其收縮開(kāi)裂。JIN等研究發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)輻射導(dǎo)致C-S-H凝膠的結(jié)合水含量降低，在低Ca/Si的C-S-H中，太陽(yáng)輻射引起的干燥效應(yīng)更加顯著。強(qiáng)紫外線輻射還會(huì)增加水泥漿體的總孔隙率和介孔率(<50 nm)，宏觀表現(xiàn)為水泥砂漿的質(zhì)量損失率和干燥收縮率增加。因此，需要采取相應(yīng)的措施來(lái)抑制強(qiáng)紫外線輻射引發(fā)的收縮開(kāi)裂問(wèn)題。混凝土的收縮開(kāi)裂往往通過(guò)摻入礦物摻合料、纖維和化學(xué)外加劑等來(lái)控制。
減縮劑(shrinkage reducing admixture，SRA)作為一種具有良好減縮功能的新型外加劑而備受關(guān)注。相關(guān)研究認(rèn)為，減縮劑在抑制水泥基材料的干燥收縮和自生收縮方面具有顯著效果，是降低混凝土收縮的有效措施。據(jù)BIAN等報(bào)道，在密封養(yǎng)護(hù)60 d后，含1%SRA的砂漿的自收縮率比對(duì)照砂漿低15.3%；同時(shí)，含1%SRA的混凝土在90 d齡期時(shí)的干燥收縮率相較于對(duì)照混凝土下降了21.9%。在類(lèi)似的試驗(yàn)中，添加1%和2%SRA的混凝土在7 d齡期的自收縮率僅為對(duì)照組的59%和41%；而含1.5%～5%SRA的混凝土在300 d內(nèi)的干燥收縮率僅為對(duì)照組的15%～60%。然而，目前關(guān)于強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下水泥基材料干縮性能的研究成果較少，特別是對(duì)化學(xué)外加劑在該應(yīng)用環(huán)境下抑制混凝土收縮開(kāi)裂問(wèn)題的研究非常有限。
新型減縮劑在強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下的減縮效果需要進(jìn)一步研究驗(yàn)證。因此，本文對(duì)比分析了標(biāo)準(zhǔn)干燥和強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下水泥石的干縮變形和質(zhì)量損失的演化規(guī)律，闡釋了強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下減縮劑對(duì)水泥石干縮變形、水化程度及孔隙結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。同時(shí)，研究了強(qiáng)紫外線輻射對(duì)減縮劑溶液表面張力的影響，探討減縮劑在強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下對(duì)于水泥石體積穩(wěn)定性的作用效果及其機(jī)理。