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強紫外線輻射對減縮劑抑制水泥石干縮變形效果研究（二）
來源：鐵道科學(xué)與工程學(xué)報 瀏覽 1183 次 發(fā)布時間:2024-11-18
1試驗
1.1材料
采用中聯(lián)水泥集團有限公司生產(chǎn)的PO 42.5水泥(PC)，比表面積為365 m2/kg；其化學(xué)組成如表1所示。
表1水泥化學(xué)成分分析結(jié)果
選用江蘇蘇博特新材料股份有限公司研發(fā)的SRAⅠ聚醚型減縮劑(SRA)，基本物化特性如表2所示。
表2減縮劑性能
1.2試驗設(shè)計
采用0.34的水灰比，選取減縮劑質(zhì)量摻量為0%、1%、2%及3%，減縮劑質(zhì)量摻量為減縮劑質(zhì)量占水泥質(zhì)量的百分比，水泥凈漿配合比如表3所示。減縮劑與拌合水一同加入，成型尺寸為25 mm、25 mm、280 mm的水泥凈漿試件，進行干燥收縮、質(zhì)量損失及熱重分析(TG/DTG)、孔隙結(jié)構(gòu)(MIP)測試。配制含有減縮劑(質(zhì)量濃度為0、1%、2%、3%)的飽和Ca(OH)2溶液，進行表面張力測試。
表3水泥凈漿配合比
1.3試驗環(huán)境
本研究所需的環(huán)境相對濕度(RH 60%±5%)通過NaBr飽和溶液來控制。
1.3.1標(biāo)準(zhǔn)干燥環(huán)境
采用環(huán)境模擬箱實現(xiàn)，環(huán)境參數(shù)為：溫度20℃±2℃、相對濕度60%±5%、輻照度0 W/m2，如圖1(a)。
圖1試驗環(huán)境示意圖
(a)標(biāo)準(zhǔn)干燥環(huán)境試驗箱；(b)強紫外線輻射環(huán)境試驗箱
1.3.2強紫外線輻射模擬環(huán)境
根據(jù)氣象資料，中國高原地區(qū)的年平均輻射量為6 000～9 000 MJ/m2，其中紫外線輻射量占總輻射量的7%。根據(jù)公式(1)計算，高原地區(qū)的日平均紫外輻照度為13～20 W/m2。
Q=T*t (1)
式中：T為試驗輻照度，W/m2；t為試驗時長，s；Q為輻射量，MJ/m2。
考慮試驗速度，本研究采用每日最大紫外線輻射量進行試驗研究。試驗環(huán)境采用環(huán)境模擬箱進行，燈管與試件表面的距離設(shè)置為50 mm，輻射度計實測的輻照度為2 000μ2，即20 W/m2，如圖1(b)所示。
強紫外線輻射的環(huán)境參數(shù)為：輻照度20 W/m2、溫度20℃±2℃、相對濕度60%±5%。
1.3.3白熾燈照射環(huán)境
紫外線輻射存在微弱的熱效應(yīng)(2℃)，而溶液對溫度的敏感度極高。因此，在減縮劑溶液的表面張力測試試驗中加設(shè)了白熾燈照射環(huán)境，以排除熱效應(yīng)的影響。
設(shè)置方法：調(diào)節(jié)紫外燈到溶液表面的距離，使溶液表面輻照度達到20 W/m2；待系統(tǒng)溫度穩(wěn)定后，使用高精度工業(yè)紅外線測溫儀測量溶液表面溫度并記錄為T1；調(diào)節(jié)白熾燈到溶液表面的距離，使穩(wěn)定后的溶液表面溫度為T1。
為了更方便地表述，本文將標(biāo)準(zhǔn)干燥環(huán)境記為N，強紫外線輻射環(huán)境記為UV，白熾燈照射環(huán)境記為B。
1.4試驗方法
1.4.1干燥收縮/質(zhì)量損失
水泥石干燥收縮實驗參照《水泥膠砂干縮試驗方法》(JC/T603—2004)進行。根據(jù)配合比成型相應(yīng)數(shù)量的試件(每組3個試件)，試件成型1 d(24±2 h)后脫模并進行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護至3 d，用比長儀測試初始長度L0，用0.01g高精度電子天平稱量初始質(zhì)量m0。此后將試件分別放至標(biāo)準(zhǔn)干燥環(huán)境與強紫外線輻射環(huán)境進行暴露養(yǎng)護，定期測試相應(yīng)齡期i的試件長度Li與質(zhì)量mi，測試齡期到90 d。
1.4.2熱重分析
熱重分析采用Setaram生產(chǎn)的Labsys Evo熱分析儀進行測試，測試樣品為粒徑小于80μm的水泥凈漿粉末顆粒，測試升溫速率為10℃/min，氮氣氣氛。測試范圍為20～1 000℃。C-S-H凝膠和氫氧化鈣的熱失重包括在75～550℃的溫度范圍內(nèi)；400～500℃的溫度范圍可以計算氫氧化鈣的熱失重；600～800℃的溫度范圍可以計算碳酸鈣的熱失重。水泥凈漿的化學(xué)結(jié)合水含量、氫氧化鈣含量、碳酸鈣含量可分別根據(jù)下式進行計算。
式中：
是灼燒前樣品的質(zhì)量；℃
是樣品在升溫至T℃時的剩余質(zhì)量。
假定在600～800℃的溫度范圍內(nèi)，熱失重主要是由碳化產(chǎn)物的分解引起的(忽略凝膠和鈣礬石的碳化反應(yīng)，認(rèn)為碳化是由氫氧化鈣引起的)。根據(jù)公式(5)，可以計算出碳化前氫氧化鈣的含量，而氫氧化鈣的總含量則可以通過公式(6)計算得出。
1.4.3孔隙結(jié)構(gòu)測試
孔結(jié)構(gòu)分析采用美國Quantachrome公司生產(chǎn)的PoreMasterGT-60 MIP進行測試。
1.4.4表面張力
配制含有減縮劑的Ca(OH)2飽和溶液，置于預(yù)先烘干的敞口玻璃皿中，測試溶液的表面張力初始值，后將其分別放至N，UV，B這3種環(huán)境中進行處理。表面張力測試方法如下：表面張力采用芬蘭Kibron公司生產(chǎn)的全自動張力儀進行測試，測試方法為吊板法。每個樣品重復(fù)測試3次，讀數(shù)精確至0.1 mN/m。