低溫養(yǎng)護對水泥砂漿力學性能的影響

1、低溫養(yǎng)護對水泥砂漿力學性能的影響低溫養(yǎng)護對水泥砂漿力學性能的影響本文關鍵詞：砂漿，低溫，養(yǎng)護，水泥，影響低溫養(yǎng)護對水泥砂漿力學性能的影響本文簡介：摘要：標準水泥砂漿試件(40mmX40mmXI60mm)為試驗對象，以標準養(yǎng)護溫度為參照，研究低溫和負溫養(yǎng)護對水泥砂漿試件早期抗壓強度和微觀結構的影響。對不同養(yǎng)護溫度下的水泥砂漿試件進行無側限抗壓強度試驗和壓汞試驗測試孔結構，得到早期抗壓強度增長規(guī)律和試件的孔隙率及平均孔徑。研究表明：養(yǎng)護溫度的改變低溫養(yǎng)護對水泥砂漿力學性能的影響本文內容：摘要：標準水泥砂漿試件(40mm>a0mmX160mm)為試驗對象，以標準養(yǎng)護溫度為參照，研究低溫和負溫養(yǎng)

2、護對水泥砂漿試件早期抗壓強度和微觀結構的影響。對不同養(yǎng)護溫度下的水泥砂漿試件進行無側限抗壓強度試驗和壓汞試驗測試孔結構，得到早期抗壓強度增長規(guī)律和試件的孔隙率及平均孔徑。研究表明：養(yǎng)護溫度的改變，試件的總孔隙率和平均孔徑會發(fā)生變化。養(yǎng)護溫度越低，試件早期抗壓強度增長越慢，孔隙率和平均孔徑也越大。關鍵詞：低溫養(yǎng)護；抗壓強度；微觀結構；孔隙率在工程建設的施工材料中，應用數量最大、范圍最廣的材料是水泥基復合材料。由于混凝土的抗拉強度遠低于抗壓強度，在具體施工中，為了防止混凝土出現宏觀裂縫，不得不采取溫控措施。隨著中國在高海拔高寒地區(qū)建設項目的增多，混凝土施工的環(huán)境溫度經常處于低溫、負溫及正負溫交替狀

3、態(tài)，研究此問題顯得非常重要。目前國內外主要集中研究對低溫混凝土的力學性能進行了相關研究，例如：Kef6ngMctha10研究表明養(yǎng)護溫度對混凝土的抗壓強度的發(fā)展影響明顯；Kef6ngMctha10研究表明養(yǎng)護溫度對普通混凝土的抗壓強度影響明顯，但對高性能混凝土沒有明顯影響；JKK1m11研究表明5C養(yǎng)護時早期抗壓強度較低，但后期幾乎與20C養(yǎng)護時的抗壓強度相同；PKumarMetha14認為水泥基材料的孔隙率與力學強度存在反比關系。相比較而言，低溫及負溫養(yǎng)護對水泥砂漿材料早期力學性能和微觀結構的影響的研究較少。由于砂漿是混凝土的重要組成部分，因此影響水泥砂漿早期力學性能的因素直接影響著混凝土的

4、力學性能。本文主要研究在20C、5C、0C、15c4種不同養(yǎng)護溫度下，相同灰砂比的水泥砂漿早期抗壓強度增長過程，借助掃描電鏡和壓汞儀對養(yǎng)護齡期為28d的試件的新鮮斷口微觀結構進行分析。1試驗方案1.1試驗材料材料使用普通硅酸鹽水泥(PO425)、標準砂和水，使用量及配合比見表1。1.2試驗方法1.2.1水泥砂漿試件制備及強度測試方法按表1配合比制成20組試件，試件脫模后(尺寸40mmX40mmXI60mm),分別在15C、0C、5C、20C溫度、濕度95%下養(yǎng)護，經過齡期3、7、14、28、60d養(yǎng)護后，分別在抗壓強度試驗機上進行抗壓強度力學性能測試（圖1）。1.2.2水泥砂漿試件微觀結構的觀

5、察選取養(yǎng)護齡期為28d的不同養(yǎng)護溫度下的試件，運用JSM7500SEM掃描電鏡觀察其新鮮斷口的微觀結構，利用電子顯微鏡和壓汞儀對試件進行處理，測試總孔隙率和平均孔徑等參數，分析其微觀結構。2宏觀抗壓強度的試驗結果及分析2.1試驗結果水泥砂漿試件分別在15C、OC、5C、20c溫度養(yǎng)護至3、7、14、28、60d后，分別取出試件進行抗壓強度試驗，結果見圖2。在15C養(yǎng)護溫度下，試件的抗壓強度不隨齡期的增加而增長。在0c和5C養(yǎng)護溫度下，試件早期抗壓強度增長基本一致；且相比-15C養(yǎng)護溫度，有大幅度提高。在標準養(yǎng)護溫度（20C）條件下，其抗壓強度增加趨勢明顯比-15C養(yǎng)護條件下要高，且隨著齡期增加

6、，具相差幅度越來越大。對于在相同齡期下，不同養(yǎng)護溫度下強度的發(fā)展狀況由試驗結果見表2。由表2可知，在相同齡期內，砂漿的抗壓強度隨養(yǎng)護溫度的升高而增加；但不同齡期下，這種強度的差異有所不同。0C試驗組的抗壓強度在3d和7d時均小于5C試驗組測得的抗壓強度，但在14d以后，基本趕上5C試驗組的抗壓強度。在相同齡期內，低溫養(yǎng)護試驗組的抗壓強度均大于負溫養(yǎng)護試驗組的抗壓強度；均小于標準養(yǎng)護試驗組的抗壓強度。2.2試驗結果分析水泥砂漿試件早期強度增長分析，在-15C養(yǎng)護溫度下，試件中的水化反應基本停止，試件中結合水以及孔隙中的自由水已凝結，水泥砂漿試件強度不再增長。在0C養(yǎng)護條件下，相比標準溫度養(yǎng)護，其

7、早期抗壓強度并沒有大幅下降。這是因為在0C時，孔隙中的水介于固態(tài)和液態(tài)之間，而水泥顆粒與其結合水發(fā)生水化反應并放出熱量，使得試件內部溫度略高于0C,孔隙中的水為液態(tài)，與水泥顆粒發(fā)生水化反應，強度隨著齡期增長而增加。在5c養(yǎng)護條件下，其早期抗壓強度增長與0C養(yǎng)護時基本一致，說明相比0C,養(yǎng)護溫度的略微增加對早期強度增加趨勢并無影響。由表2可知：標準養(yǎng)護、低溫養(yǎng)護試驗組砂漿的抗壓強度隨著齡期增長顯著增加。5C試驗組在3d與7d只能達到標準養(yǎng)護28d抗壓強度的438%和625%;0C試驗組在3d與7d只能達到標準養(yǎng)護28d抗壓強度的434%和610%,這表明低溫養(yǎng)護會降低砂漿早期抗壓強度。3微觀結構

8、的試驗結構及分析3.1試件微觀形貌分析本次試驗運用JSM7500SEM電鏡（圖3）對其微觀結構進行觀察，選取齡期為28d的不同養(yǎng)護溫度下的試件觀察其微觀結構。對硬化的水泥砂漿試件的新鮮斷口微觀形貌進行觀測可以更加直觀地了解漿體的微觀孔結構。養(yǎng)護齡期為28d的不同養(yǎng)護溫度下的水泥砂漿材料的微觀形貌的SEM照片分別見圖47。由SEM圖4進行分析知：水泥砂漿在一15c的養(yǎng)護溫度下養(yǎng)護，由于養(yǎng)護溫度極低，水泥的水化反應進行的基本停止，從圖中可以看到僅有少量碳氫化合物（CSH）凝膠和針刺狀的鈣磯石（AFt）凝膠生成，水化產物疏松，且分布不均勻；部分區(qū)域還有大量的圓形顆粒狀，為未水化的水泥顆粒。由SEM圖

9、5進行分析知：水泥砂漿在0C的養(yǎng)護溫度下養(yǎng)護，可以看到一些水化形成的塊狀酸鈣水化物（C-S-H）凝膠和針刺狀的鈣磯石（AFt）,水化產物分布不均勻；有少量的未水化的水泥顆粒。比15c養(yǎng)護溫度下的水化程度有大幅提高。由SEM圖6進行分析可知：水泥砂漿在5C的養(yǎng)護溫度下養(yǎng)護，可以看到大量水化形成的卷箔狀、塊狀硅酸鈣水化物（CSH）凝膠和少量的針刺狀的鈣磯石（AFt）,水化產物分布不均勻；幾乎沒有的未水化的水泥顆粒。水泥漿體之間仍存在毛細孔.由SEM圖7進行分析知：水泥砂漿在20C的養(yǎng)護溫度下養(yǎng)護，很明顯，相比低溫養(yǎng)護，該溫度下水化程度最大，有大量硅酸鈣水化物（C-S-H）凝膠生成，且一定的網絡結構

10、；水化水泥漿體之間存在少量的毛細孔?？梢钥闯?，不同的養(yǎng)護溫度下硬化水泥砂漿的微觀形貌也不同，標準養(yǎng)護的條件下，水化反應進行良好，有大量的水化產物形成，形成一定的三維網絡結構。低溫養(yǎng)護則會導致水化產物形成較緩慢，結構相對較稀疏。3.2試件孔結構分析對四組養(yǎng)護溫度下28d齡期水泥砂漿試件取樣后，以孔隙率和平均孔徑來表征試件中的孔結構，采用壓汞儀測試水泥砂漿的孔結構，結果見表3。結合表2、圖8可見，4組試件在28d齡期時，隨著養(yǎng)護溫度的升高，測得的平均孔徑呈下降趨勢；孔隙率大致也是下降趨勢。15C養(yǎng)護的孔隙率最大，可見相比其它養(yǎng)護溫度，15C養(yǎng)護時砂漿水化程度最低，內部存在大量微觀孔隙、微裂紋。各組測得的平均孔徑在01502歐范圍內，15C養(yǎng)護的平均孔徑最大。4結論a）在標準養(yǎng)護溫度（20C）下，水泥砂漿試件早期抗壓強度發(fā)展最為理想；在負溫（-15C）養(yǎng)護下，水泥砂漿試件早期強度發(fā)展最不理想，強度基本不增長。b）在負溫（-15C）養(yǎng)護條件下，試件隨著齡期的增加，水化反應基本停止，初期形成的水化產物少且搭接程度低，內部微觀結構稀松，抗壓強度最低，其孔隙率和平均孔徑值