一種水化過程中膠凝材料填充孔隙能力的測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及建筑材料的測試方法，特別涉及一種水化過程中膠凝材料填充孔隙能 力的測試方法。
【背景技術】
[0002] 水泥基材料的宏觀性能主要取決于其孔隙率。膠凝材料水化過程中，水化產物逐 漸填充漿體中孔隙，使漿體逐漸硬化并產生強度。因此，對水泥漿體宏觀性能進行準確預 測，必須定量表征水化過程中膠凝材料填充孔隙能力。
[0003] 由于測定水化產物密度極為困難，目前通常采用水化程度間接反映膠凝材料對漿 體中孔隙的填充能力，尚無法直接、量化表征膠凝材料填充孔隙能力。由于水泥水化早期主 要生產外部水化產物，填充孔隙能力較強，而后期生成內部水化產物比例較高，填充孔隙能 力較弱，導致采用水化程度表征膠凝材料孔隙填充能力方法存在較大誤差。特別是，礦渣、 粉煤灰等輔助性膠凝材料對孔隙的填充能力，未見有效表征方法報告，阻礙了膠凝材料的 高效利用及漿體組成、結構與性能的精確預測。
[0004] 通過測量水化產物密度、測量孔隙率等間接的方法測試膠凝材料孔隙填充能力， 影響因素多，表征手段復雜，且并不能完全揭示膠凝材料在漿體中水化過程中的變化；因 此，迫切需要能夠找到一種簡易、直接測試膠凝材料在水化過程中體積的變化的方法。
【發明內容】
[0005] 為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種水化過程中膠 凝材料填充孔隙能力的測試方法，操作簡單，可直接測得水化過程中膠凝材料填充孔隙能 力。
[0006] 本發明的目的通過以下技術方案實現：
[0007] -種水化過程中膠凝材料填充孔隙能力的測試方法，包括以下步驟：
[0008] ⑴測試膠凝材料的密度p。；
[0009] (2)測試單位體積膠凝材料水化過程中的化學收縮V。；
[0010] (3)分別測試膠凝材料的在60°C真空干燥后水化樣品的質量m6。、在1050°C真空干 燥后水化樣品的質量m 1Q5Q;
[0011] (4)計算水化過程中膠凝材料填充孔隙能力VF:
[0012]
[0013] 其中，Pw為水的密度，P c為膠凝材料的密度。
[0014] 步驟⑴所述測試膠凝材料的密度P。，具體為：
[0015] (1-1)膠凝材料過0. 90mm方孔篩，在110±5°C溫度下干燥lh，并在干燥器內冷卻 至室溫；
[0016] (1-2)將無水煤油注入李氏瓶中，稱取膠凝材料，將膠凝材料加入李氏瓶，反復搖 動至沒有氣泡排出，在恒溫條件下，記錄加入膠凝材料前后李氏瓶的刻度，得到膠凝材料排 開的體積；
[0017] (1-3)根據以下公式計算膠凝材料的密度P
[0018] 密度P。=水泥質量/排開的體積。
[0019] 步驟（2)測試單位體積膠凝材料水化過程中的化學收縮V。，具體為：
[0020] 按照ASTMC1608的方法測得單位體積膠凝材料的化學收縮。
[0021 ] 所述膠凝材料為硅酸鹽水泥、礦渣、粉煤灰或鋼渣。
[0022] 本發明的原理如下：
[0023] 膠凝材料水化過程，自由水參與反應變為水化產物的化學結合水，造成水體積逐 漸減小；固相體積逐漸增加，逐漸填充漿體孔隙。由于生成物密度大于反應物密度，總體積 逐漸減小，即產生化學收縮。因此，化學收縮（V。）等于消耗水的體積（V w)與固相體積膨脹 量（即孔隙填充能力，Vf)之差：
[0024] Vc=Vw-Vf (1)
[0025] 式中：V。單位體積膠凝材料水化過程中的學收縮；V w為單位體積膠凝材料水化過 程中消耗水的體積；Vf為單位體積膠凝材料水化過程中的體積膨脹量（即孔隙填充能力）。
[0026] 因此，單位體積膠凝材料填充孔隙能力（Vf)為：
[0027] Vf= Vw-Vc (2)
[0028] 化學收縮可通過ASTMC1608方法測得，消耗水的體積可通過非蒸發水計算：
[0029]
(3)
[0030] 式中：m6。為60°C真空干燥后水化樣品的質量；m1Q5。為1050°C灼燒后水化樣品的質 量；P w為水的密度；P。為膠凝材料的密度M為非蒸發水質量。
[0031 ] 最終，單位體積膠凝材料填充孔隙能力可由下式計算：
[0032]
(.4)
[0033] 與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果：
[0034] 現有的膠凝材料孔隙填充能力的表征主要是通過核磁共振（NMR)、透射電鏡 (TEM)、小角中子散等手段表征水化產物的密度、凝膠孔性質等參數，間接計算出孔隙填充 能力大小。膠凝材料水化過程中的孔隙填充能力受到多個因素的影響，例如水泥水化產物 中凝膠孔的性質，水化產物的組成和結構等。測試水泥水化產物的密度時需要對樣品進行 干燥，這會導致水泥漿體凝膠孔的數量、大小等發生改變。因此，通過水化產物密度計算可 以表征膠凝材料的孔隙填充能力但存在不足：一方面，測試水化產物的密度對測試儀器要 求高，測試分析過程復雜；另一方面，由于測試樣品經過終止水化與干燥過程，水化產物的 組成和結構會發生變化。另外，測試密度只是一個很小的部分，由于水泥水化產物結構的復 雜性，該部分并不具有代表性。而本發明是直接表征水泥在水化過程中的孔隙填充能力，克 服了目前表征方法的不足，同時表征方便、計算簡單，結果準確，能夠真實地揭示水化過程 中膠凝材料體系固相體積的變化規律。
【附圖說明】
[0035] 圖1為實施例1的不同粒度區間的單位體積硅酸鹽水泥水化過程中產生的化學收 縮。
[0036] 圖2為實施例1的不同粒度區間的單位體積硅酸鹽水泥水化過程中產生的非蒸發 水量。
[0037] 圖3為實施例1的不同粒度區間的單位體積硅酸鹽水泥水化過程中的填充孔隙能 力。
[0038] 圖4為實施例2的不同粒度區間的單位體積硅酸鹽水泥水化過程中產生的化學收 縮。
[0039] 圖5為實施例2的不同粒度區間的單位體積硅酸鹽水泥水化過程中產生的非蒸發 水量。
[0040] 圖6為實施例2的不同粒度區間的單位體積硅酸鹽水泥水化過程中的填充孔隙能 力。
【具體實施方式】
[0041] 下面結合實施例，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方