建筑材料與測(cè)試技術(shù)3

1、可以轉(zhuǎn)變?yōu)椋?r=-2cos/p只要知道測(cè)孔壓力，就可計(jì)算出此壓力下進(jìn)入的孔的最小半徑。式中2cos一般近似地取-7500MPaA，則上式為： r(A)=7500/p 最小孔直徑r是指：在壓力p下，凡是大于r的孔中都已壓進(jìn)了汞。根據(jù)施加壓力，便可求出對(duì)應(yīng)的孔徑尺寸，由水銀壓入量便可求出對(duì)應(yīng)的孔體積。由此便可算出孔體積隨孔徑大小變化的曲線，從而得出多孔材料的孔徑分布。而水銀測(cè)孔儀由連續(xù)操作得出一系列不同壓力下壓入多孔材料的水銀的體積，求出其孔徑分布和總孔隙體積。二、混凝土孔隙分析常用表征參數(shù) 表征混凝土孔結(jié)構(gòu)形態(tài)的參數(shù)通常有比孔容積、比表面積、孔徑分布、孔隙率、平均孔徑、孔形狀、孔口密度、孔長度

2、、孔頸比、孔曲率等，其中前4項(xiàng)是描述孔結(jié)構(gòu)形態(tài)的主要參數(shù)。壓汞試驗(yàn)得到的比較直接的結(jié)果是不同孔徑范圍所對(duì)應(yīng)的孔隙量，進(jìn)一步計(jì)算得到總孔隙率、臨界孔徑、平均孔徑、最可幾孔徑(即出現(xiàn)幾率最大的孔徑)及孔結(jié)構(gòu)參數(shù)等。 臨界孔徑(又稱閥值孔徑)的定義：壓入汞的體積明顯增加時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大孔徑。在壓力與壓入汞體積的曲線上，臨界孔徑對(duì)應(yīng)于汞體積屈服的末端點(diǎn)壓力。其理論基礎(chǔ)為：材料由不同尺寸的孔隙組成，較大的孔隙之間由較小的孔隙連通，臨界孔是能將較大的孔隙連通起來的各孔的最大孔級(jí)。根據(jù)臨界孔徑的概念，該表征參數(shù)可反映孔隙的連通性和滲透路徑的曲折性，在混凝土參數(shù)滲透性研究中，應(yīng)用該表征參數(shù)較為合適。 最可幾孔徑

3、是將dv/dlgr對(duì)lgr作圖，曲線上的dv/dlgr峰值對(duì)應(yīng)的孔徑稱為最可幾孔徑。當(dāng)W/C=0.5時(shí)，最可幾孔徑約為1000A，達(dá)到多害孔的范疇，抗?jié)B性結(jié)果也說明了這一點(diǎn)。這證明最可幾孔徑在說明混凝土抗?jié)B性方面有重要的意義。 不同W/C最可幾孔徑分布 水灰比與滲透系數(shù)之間的關(guān)系平均孔徑有多種計(jì)算方法，如平均分布孔徑和等量孔徑。三、混凝土壓汞法影響因素 由混凝土孔徑r和施加壓力p之間關(guān)系的Washburn公式可知，混凝土測(cè)孔結(jié)果受諸多試驗(yàn)因素的影響，如接觸角、水銀表面張力、試樣制備、試樣種類、試樣干燥技術(shù)和加壓速度等。必須選擇合適的參數(shù)值、合適的試樣種類、干燥技術(shù)使最后測(cè)量的變異性最小。（1）

4、干燥技術(shù)、接觸角和表面張力的影響烘箱干燥技術(shù)可作為在MIP法中干燥試樣的標(biāo)準(zhǔn)方法。檢測(cè)材料、試樣采用的干燥技術(shù)、水銀的純度等都會(huì)影響水銀的接觸角。采用烘箱干燥的試樣，一般采用的接觸角是117度?；炷恋谋砻鎻埩Σ幌窠佑|角那樣有較大的變化范圍，只在0.473-0.485N/m之間很小的范圍內(nèi)變動(dòng)，水銀表面張力的選取對(duì)測(cè)孔結(jié)果影響較小，烘箱干燥試樣的水銀表面張力普遍為0.484N/m。（2）測(cè)孔體積數(shù)據(jù)的影響 測(cè)孔儀在高壓下讀到的體積V0不僅包括水銀的浸入體積，也包括相當(dāng)一部分儀器膨脹的體積Vcm、試樣室中水銀的壓縮體積VcHg和試樣本身的壓縮體積Vcs(儀器膨脹導(dǎo)致儀器容納水銀的體積增加，這樣讀

5、到的體積包括實(shí)際浸入的體積和附加體積)，為了得到實(shí)際的水銀浸入體積Vm，必須從讀到的體積中減去附加體積。修正儀器膨脹和水銀壓縮體積的原理通過運(yùn)用空試樣室讀到的浸入體積對(duì)試樣浸入體積進(jìn)行修正。（3）壓力數(shù)據(jù)的影響 試驗(yàn)時(shí)水銀圍繞試樣，由于水銀的靜力水頭，試樣表面受到的壓力隨著深度的增加是逐漸變化的，不同深度受到的壓力并不完全相等，可以進(jìn)行修正。在50kpa以下影響較大，而在50kpa以上則對(duì)修正結(jié)果的影響很小。（4）表面張力隨孔尺寸變化的影響隨著水銀彎曲面曲率半徑的減少，水銀表面張力也相應(yīng)減少。假設(shè)是水銀水平表面的表面張力，則考慮對(duì)水銀彎曲表面的影響后的表面張力調(diào)整值為： =/(1+2b/R)水

6、銀彎曲面曲率半徑與孔徑直徑的關(guān)系（5）試樣數(shù)量的影響 MIP試驗(yàn)中試樣室的最大尺寸與水銀的最大浸入體積限制了試樣的尺寸，故混凝土基本結(jié)構(gòu)常用尺寸比試樣尺寸大的多。同時(shí)由于混凝土材料內(nèi)部的變異性，不同試樣的MIP結(jié)果可能顯示出非常大的差別，因此，為了使MIP測(cè)孔得到理想的結(jié)果，對(duì)檢測(cè)混凝土試樣的數(shù)量必須有相應(yīng)要求。有95%可信度的試樣數(shù)量要有6個(gè)，當(dāng)試樣數(shù)量為3個(gè)時(shí)，95%可信度的樣品誤差在±25%以內(nèi)。（6）混凝土試樣制作對(duì)孔隙率和孔尺寸分布的影響 混凝土壓汞試驗(yàn)中常采用直接鉆孔芯樣和混凝土壓碎片，兩種不同的混凝土試樣有相近的水銀浸入總體積，孔隙值差異很少超過8%，都能應(yīng)用于MIP的

7、試驗(yàn)研究。但從試樣的代表性和減小變異性角度考慮，在混凝土上直接鉆孔取樣在研究混凝土孔隙率和孔尺寸分布是最合適的。壓汞法在孔結(jié)構(gòu)研究中的局限性 （1）MIP試驗(yàn)中水銀浸入數(shù)據(jù)本身不能提供試樣的孔尺寸分布信息，孔尺寸分布信息的產(chǎn)生時(shí)建立在假設(shè)的模型基礎(chǔ)上的。水泥基復(fù)合才來中的孔隙有很高的卷曲，且孔的外形明顯不同于Washburn公式模型假設(shè)的圓柱孔?；炷林械膶?shí)際孔形和模型假設(shè)的背離將會(huì)影響MIP孔尺寸分布的測(cè)量結(jié)果。 （2）孔尺寸、孔隙連續(xù)性和孔分布在控制氣體、液體滲入混凝土方面有至關(guān)重要的作用，但MIP方法不能提供孔形和位置的確切信息。為了從MIP中得到孔形和位置的信息，水銀需要保持在孔隙中，

8、但卸壓后水銀排出。 （3）壓汞法模型假定：在一定壓力下水銀充滿給定橫截面直徑的圓柱孔并假定水銀可以進(jìn)入。但在水泥漿試樣中僅少部分與周圍水銀直接接觸的孔在承受壓力時(shí)對(duì)水銀是完全開放的。但孔隙可能具有墨水瓶孔的形狀，試樣內(nèi)部的孔需要通過其它孔才能到達(dá)。 當(dāng)壓力達(dá)到對(duì)應(yīng)于大孔直徑的P1時(shí)，大孔將充滿水銀，而小孔不充滿水銀，直到達(dá)到更高的小孔對(duì)應(yīng)的壓力P2。這種排列的孔系統(tǒng)，完全符合MIP模型假設(shè)的需要，它能使水銀浸入曲線正確轉(zhuǎn)化為孔尺寸分布曲線。然而這種孔系統(tǒng)在水泥漿里發(fā)生的可能性小。 （4）水銀測(cè)孔的總孔隙率值不同于其它技術(shù)得到的值，一般水銀測(cè)孔得到的值要小于真實(shí)的值，因?yàn)橛行┛滋』蚴枪铝⒌?，?/p>

9、銀不能完全浸入。四、汞壓力測(cè)孔的方法汞壓力測(cè)孔的目的是量測(cè)出在一定壓力下壓進(jìn)某孔級(jí)的汞體積。目前有三種方法量測(cè)汞壓入體積：電容法、高度法和電阻法。三種方法都使用結(jié)構(gòu)相似的膨脹計(jì)。電容法 將毛細(xì)管外鍍一層金屬膜作為一個(gè)極，毛細(xì)管內(nèi)的汞作為另一個(gè)極。隨著測(cè)孔壓力增加，汞被壓入孔內(nèi)，而在毛細(xì)管中汞面下降，電容減小。量測(cè)這種電容的變化，根據(jù)其與壓入汞的體積的關(guān)系，可計(jì)算出某級(jí)孔徑范圍中孔的體積。這種方法的膨脹計(jì)不易制作，但不受溫度影響。高度法用毛細(xì)管中汞面下降的高度來反映水銀體積的變化，即孔體積的變化：VH=KHH。H是汞高度的變化，KH為汞高度變化與汞體積變化的比值。這種方法要求毛細(xì)管內(nèi)徑尺寸和H的

10、量測(cè)精度很高。電阻法當(dāng)毛細(xì)管中汞體積變化時(shí)，膨脹計(jì)中鉑絲的電阻值也發(fā)生變化。只要測(cè)出R(鉑絲的電阻值)、t(溫度)、p(壓力)即可得出孔徑分布曲線。三、汞壓力測(cè)孔對(duì)試樣的要求和處理1.取樣試樣要有代表性。對(duì)于混凝土材料，必須是凈漿。取樣不能用打擊的方法，以免產(chǎn)生二次孔縫。水泥凈漿試樣可用2×2×2cm的小試樣。為了避免成型時(shí)由于泌水而使孔結(jié)構(gòu)不均勻，應(yīng)選擇成型方向上中部采樣(應(yīng)去除表面)。取樣時(shí)用銳利的刀劈去不要的部分，再用剪刀將試樣剪成小塊。小塊的尺寸視孔結(jié)構(gòu)狀況而定。如果試樣大孔較多，則試樣大小可為6-7mm，最好是3-4mm。取樣量一般為3g左右。2.試樣處理取樣后用丙酮立即浸泡以停止水化，一般應(yīng)浸泡一晝夜以上。取出后在空氣中使丙酮充分揮發(fā)掉，放入干燥箱中干燥。干燥的方法最簡單的是在105 的烘箱中烘干。測(cè)試前將樣品在90以下烘箱內(nèi)烘4-5小時(shí)以上，如有真空加熱干燥箱則更佳。同一批試驗(yàn)樣品應(yīng)保持