專利名稱：不同固相組分對水泥石熱膨脹系數影響的測量方法
技術領域：
本發明屬于材料應用技術領域，涉及一種不同固相組分對水泥石熱膨脹性能影響
的測量方法。
背景技術：
隨著混凝土技術的發展，大體積和超長結構時有出現。在這類混凝土中，由于水化
熱和各種環境輻射熱量引起混凝土內部溫度不均，產生膨脹應力，當膨脹應力大于混凝土
抗拉強度時，會導致溫度裂縫的出現，嚴重影響混凝土結構性能。所以充分掌握混凝土的熱
膨脹性能，對于準確計算混凝土的溫度變形的大小、指導結構設計、提高混凝土結構的耐久 性等具有十分重要的意義。 混凝土是一種由粗細骨料和水泥石構成的復合材料，因此粗細骨料和水泥石的熱
膨脹系數及其含量決定混凝土的熱膨脹系數。當骨料的種類及其在混凝土中的含量確定
時，水泥石的熱膨脹系數將直接影響混凝土的熱膨脹系數。組成水泥石的固相組分的種類
及其含量是影響其熱膨脹系數最重要因素，所以精確測量不同固相組分對水泥石熱膨脹性
能的影響對于研究混凝土的熱膨脹系數及其機理具有十分重要的意義。
目前測量不同固相組分對水泥石熱膨脹性能影響的方法主要有 1)粉煤灰對水泥石熱膨脹性能的影響測試方法 在相同水灰比條件下調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，在標準養護室內養護試樣至一定齡期并干燥后，采用儀表式膨脹儀測量不同試件在不 同溫度下的長度，根據長度測量結果計算每個試件的熱膨脹系數。 采用此方法測量粉煤灰對水泥石熱膨脹系數的影B向，由于摻入水泥中的部分粉煤 灰在水泥的水化過程中與水泥水化產生的堿性物質發生反應，生成一定量的水硬性物質， 最終的測量結果反應的是部分粉煤灰發生火山灰反應的生成物與另一部分未發生反應的 粉煤灰對水泥石熱膨脹系數的影響。測量結果不能充分反應摻加的全部粉煤灰對水泥石熱 膨脹性能的直接影響。 2)纖維對水泥石熱膨脹性能的影響測試方法 在相同水灰比和膠凝材料用量條件下，調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，在標準養護室內養護試樣至實驗設定齡期烘干后，采用 儀表式膨脹儀測量不同試件在不同溫度下的長度，根據同一試件在不同溫度條件下的長度 測量結果，計算出每個試件的熱膨脹系數。采用此方法測量纖維摻量對水泥石熱膨脹系數 的影響，由于摻入水泥中的纖維在水泥水化過程中不參與化學反應，所以最終的測量結果 能夠充分反應纖維對水泥石熱膨脹系數的影響。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。 以上測量固相組分對水泥石熱膨脹性能影響的方法，不能體現水泥水化反應結束 后，水泥石自身含有的各種固相成分(包括水泥水化產生的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)對水泥石熱膨脹性能的影響。要測量水泥石自身成分及其含量對其熱膨脹性能的影響，必須考慮新的方法。
發明內容
本發明針對上述測量方法中存在的不能反應水泥石自身所含有的固相成分對其 熱膨脹性能的影響的問題，提供了一種不同固相組分對水泥石熱膨脹性能影響的測量方 法，測量過程操作簡單，測量精確度高。 本發明的技術方案為一種不同固相組分對水泥石熱膨脹系數影響的測量方法， 采用硅油將比表面積相同的不同種類的固相組分表面進行密封處理，之后將處理過的固相 組分與水泥按實驗設計比例混合，在相同水膠比條件下拌制成水泥凈漿并成型養護，在實 驗設計齡期測量干燥水泥石試件的熱膨脹系數，根據對加入不同固相成分的水泥石試件熱 膨脹系數的測量結果對比不同固相組分對水泥石熱膨脹性能的影響。
所述的不同固相組分對水泥石熱膨脹系數影響的測量方法，具體測試過程如下
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 相組分質量的硅油中充分攪拌均勻、過濾再烘干； 第二步，將經過第一步表面處理的固相組分分別與水泥按實驗設計比例充分混 合，在實驗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 型為統一尺寸的試件，在標準養護室內養護成水泥石； 第三步，在實驗預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，測量溫度分別為o°c、
4(TC、5(TC、6(TC、7(rC、8(rC條件下各個含有不同固相組分的試樣的長度并記錄，根據測量 結果計算出含有不同固相組分的水泥石的熱膨脹系數； 第四步，對比含有不同固相組分的水泥石的熱膨脹系數的大小，從而判斷不同固 相組分對水泥石熱膨脹系數的影響。 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 石形成過程中參與各種化學反應。 (2)對比出了各種固相成分對水泥石熱膨脹性能的影響大小關系如下Ca(0H)2> 粉煤灰>水泥熟料顆粒>礦渣> CSH凝膠。
圖1水泥石中用硅油進行表面處理過的水泥熟料顆粒。
圖2水泥熟料顆粒表面的能譜分析。 圖3水泥石中用硅油進行表面處理過的粉煤灰顆粒。 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。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明做出具體說明。
實施例1 —種測量不同固相組分對水泥石熱膨脹系數影響的方法，具體測試過程如下
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倍于粉狀顆粒質量的硅油中充分攪拌5min，之后將混 合物過濾，再在IO(TC烘箱中烘干1小時，使硅油能夠充分覆蓋在粉狀顆粒表面，使經硅油 表面處理的顆粒與周圍物質有效隔離，避免在水泥水化過程中與水或堿性物質發生反應。
2)將經過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， 在標準養護室內養護成水泥石。 3)在預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條件下試樣的長度并記錄，根據測量結果計算出不同水泥石的熱膨脹系數。 4)對比不同水泥石的熱膨脹系數的大小，從而判斷不同固相組分對水泥石熱膨脹 性能影響。 圖1是水泥石中用硅油進行表面處理過的水泥熟料顆粒。由圖1可看到，用硅油
進行表面處理過的水泥熟料顆粒外形仍為無規則的顆粒形態，沒有發生水化反應，也沒有
與周圍的水化產物相連。這說明硅油對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生水化反應。 圖2是水泥熟料顆粒表面的能譜分析。由圖2標注點的能譜分析結果顯示，在此
點Ca、Si的含量高，而O含量較低，從化學成分上進一步確認此點為沒有發生水化反應的水
泥熟料顆粒，從而進一步證明硅油對水泥熟料顆粒的密封性能良好。 圖3是水泥石中用硅油進行表面處理過的粉煤灰顆粒。由圖3可看到，用硅油進行 表面處理過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有發生水化反應。從而說明硅油對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的接觸，避免粉煤灰發生火山灰反應。
圖4是粉煤灰顆粒表面的能譜分析。由圖4標注點的能譜分析結果顯示，在此點 Si含量很高，Ca含量相對較低，進一步確認此點為沒有發生水化反應的粉煤灰顆粒，從而 進一步證明硅油對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。由圖5可知，所測試的幾種固 相組分對水泥石熱膨脹性能的影響存在如下關系Ca(OH)2 >粉煤灰>水泥熟料顆粒>礦 渣> CSH凝膠。
實施例2 —種測量不同固相組分對水泥石熱膨脹系數影響的方法，具體測試過程如下
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倍于粉狀顆粒質量的硅油中充分攪拌10min，之后 將混合物過濾，再在IO(TC烘箱中烘干1. 5小時，使硅油能夠充分覆蓋在粉狀顆粒表面，使 經硅油表面處理的顆粒與周圍物質有效隔離，避免在水泥水化過程中與水或堿性物質發生 反應。
2)將經過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，在標準養護室內養護成水泥石。 3)在預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條件下試樣的長度并記錄，根據測量結果計算出不同水泥石的熱膨脹系數。 4)對比不同水泥石的熱膨脹系數的大小，從而判斷不同固相組分對水泥石熱膨脹 性能影響。
權利要求
一種不同固相組分對水泥石熱膨脹系數影響的測量方法，其特征在于，采用硅油將比表面積相同的不同種類的固相組分表面進行密封處理，之后將處理過的固相組分分別與水泥按實驗設計比例混合，在相同水膠比條件下拌制成水泥凈漿并成型養護，在實驗設計齡期分別測量干燥水泥石試件的熱膨脹系數，根據對加入不同固相成分的水泥石試件熱膨脹系數的測量結果對比不同固相組分對水泥石熱膨脹性能的影響。
2. 如權利要求1所述的不同固相組分對水泥石熱膨脹系數影響的測量方法，其特征在 于，具體測試過程如下第一步，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 分質量的硅油中充分攪拌均勻、過濾再烘干；第二步，將經過第一步表面處理的固相組分分別與水泥按實驗設計比例充分混合，在 實驗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一 尺寸的試件，在標準養護室內養護成水泥石；第三步，在實驗預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，測量溫度分別為0°C、40°C、 5(TC、6(TC、7(rC、8(rC條件下各個含有不同固相組分的試樣的長度并記錄，根據測量結果 計算出含有不同固相組分的水泥石的熱膨脹系數；第四步，對比含有不同固相組分的水泥石的熱膨脹系數的大小，從而判斷不同固相組 分對水泥石熱膨脹系數的影響。
3. 如權利要求1所述的不同固相組分對水泥石熱膨脹系數影響的測量方法，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
本發明公開了一種不同固相組分對水泥石熱膨脹系數影響的測量方法，采用硅油將比表面積相同的不同種類的固相組分表面進行密封處理，之后將處理過的固相組分與水泥按實驗設計比例混合，在相同水膠比條件下拌制成水泥凈漿并成型養護，在實驗設計齡期測量干燥水泥石試件的熱膨脹系數，根據對加入不同固相成分的水泥石試件熱膨脹系數的測量結果對比不同固相組分對水泥石熱膨脹性能的影響。所測試的幾種固相組分對水泥石熱膨脹性能的影響存在如下關系Ca(OH)2＞粉煤灰＞水泥熟料顆粒＞礦渣＞CSH凝膠。
文檔編號G01N25/16GK101701925SQ20091023270
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月27日 優先權日2009年11月27日
發明者丁士衛, 錢春香, 高桂波 申請人:東南大學