2.3水化程度

通過TG-DTG程度對比分析60 d齡期時(shí)2種環(huán)境條件下水泥水化，熱重分析結(jié)果圖6和表4所示?；瘜W(xué)結(jié)合水和氫氧化鈣的含量可以直觀地反映水化速率和水化程度。如表4所示，經(jīng)過強(qiáng)紫外線照射后，各組樣品的化學(xué)結(jié)合水含量和氫氧化鈣含量呈下降趨勢，這是因?yàn)閺?qiáng)紫外線照射下樣品中的自由水會更快地蒸發(fā)，最終導(dǎo)致水化程度降低。此外，對比2種環(huán)境下的碳酸鈣含量發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)紫外輻射會促進(jìn)水泥石的碳化。熱重分析結(jié)果與已有的研究結(jié)果相似。

圖6水泥石的熱重分析曲線

(a)JZ試驗(yàn)組；(b)SRA1試驗(yàn)組

表4水泥凈漿樣品的化學(xué)結(jié)合水和氫氧化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)

同時(shí)，有文獻(xiàn)表明SRA會抑制水泥的早期水化進(jìn)程，但本研究的結(jié)果表明，60 d齡期時(shí)含有SRA的樣品中的氫氧化鈣的總含量及化學(xué)結(jié)合水的含量與基準(zhǔn)組(JZ)相當(dāng)，說明SRA對水泥石的后期水化程度沒有影響，這與BENTZ等的研究結(jié)果一致。

2.4孔隙結(jié)構(gòu)

孔隙結(jié)構(gòu)的研究和分析對水泥基材料的體積穩(wěn)定性具有重要意義。采用壓汞法測試了2種環(huán)境下水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)，圖7和表5顯示每組水泥凈漿的總孔隙率和孔徑分布。

圖7水泥凈漿樣品在60 d齡期時(shí)的孔隙分布

表5水泥凈漿樣品孔隙的單位汞侵入量和百分比

由圖7和表5可以看出：強(qiáng)紫外線輻射使各組樣品的總孔隙率、介孔率(2～50 nm)及大孔率(尤其是200 nm以上的孔)增加，由于彎月面的表面張力效應(yīng)，介孔的毛細(xì)管產(chǎn)生更高的毛細(xì)管應(yīng)力，導(dǎo)致暴露在強(qiáng)紫外輻射環(huán)境中的水泥石產(chǎn)生更大的干燥收縮。同時(shí)，經(jīng)過強(qiáng)紫外線照射后，樣品中大于200 nm的孔隙比例增加。這是由于強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下，水泥凈漿的水化程度降低及水分散失增加導(dǎo)致的。

此外，摻入SRA對樣品的總孔隙率沒有顯著影響，但降低了與收縮密切相關(guān)的介孔率(＜50 nm)。值得注意的是，SRA試驗(yàn)組樣品的介孔率大小關(guān)系(SRA-UV＞SRA-N)與干縮值大小關(guān)系(SRA-N＞SRA-UV)不一致，說明介孔率不能作為評判SRA減縮效果的唯一指標(biāo)，可能還受到SRA對孔隙溶液表面張力的影響。同時(shí)，由于減縮劑使水泥早期水化速度減慢，未參與水泥水化的自由水相對較多，漿體硬化與微結(jié)構(gòu)形成減慢，SRA的摻入提高了水泥凈漿中的大孔比例。這表明，盡管SRA能夠明顯降低水泥石的干燥收縮，但不能忽視其加速水泥石水分散失所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)劣化問題。

2.5表面張力

據(jù)以往研究，SRA在水泥基材料表面的吸附率通常在10%以下，90%以上的SRA分子溶于溶劑中(包含吸附在氣液界面上的部分)。因此，SRA減縮的理論基礎(chǔ)主要是毛細(xì)管張力理論。為了進(jìn)一步探索減縮劑在強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下的作用機(jī)理，測試了減縮劑溶液的初始表面張力，以及溶液經(jīng)過3種不同環(huán)境(N，UV，B)處理7 d后的表面張力。試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

圖8不同質(zhì)量濃度的減縮劑溶液的表面張力

經(jīng)過不同的環(huán)境處理后，減縮劑溶液的表面張力都有一定程度的降低。標(biāo)準(zhǔn)干燥環(huán)境對溶液表面張力的影響非常小，可以忽略不計(jì)。對比曲線N-7 d和曲線B-7 d發(fā)現(xiàn)，溫度效應(yīng)促使減縮劑溶液表面張力降低。根據(jù)表面物理化學(xué)相關(guān)理論，這是因?yàn)闇囟壬咴黾恿吮砻娣肿拥倪w移性。在溫度效應(yīng)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)紫外線輻射進(jìn)一步促使減縮劑溶液表面張力降低。根據(jù)強(qiáng)紫外線輻射的“光化學(xué)反應(yīng)”理論，以及水泥石的質(zhì)量損失結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：在排除溫度效應(yīng)的情況下，強(qiáng)紫外線輻射加速了水分的蒸發(fā)，提高了水泥石孔隙溶液中SRA的濃度，進(jìn)一步降低了孔溶液的表面張力。SRA降低水泥基材料線性變形的能力與其降低水泥基體系孔隙溶液表面張力的能力成正比。因此，強(qiáng)紫外線輻射使水泥石孔隙溶液的表面張力進(jìn)一步降低，是SRA減縮效果提高的重要原因。此外，隨著SRA摻量的增加，強(qiáng)紫外線輻射促進(jìn)溶液表面張力降低的作用減弱，所以增加減縮劑摻量對于提高其在此類環(huán)境下的減縮效果有一定限制。

3結(jié)論

1)強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境導(dǎo)致水泥石試件的干縮變形和質(zhì)量損失增加?？偟膩碚f，在標(biāo)準(zhǔn)干燥環(huán)境與強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下，水泥石的干燥收縮率隨質(zhì)量損失的增加而增加。然而，強(qiáng)紫外線輻射對水泥石質(zhì)量損失和干縮變形的加速并不同步，干縮變形的變化滯后于質(zhì)量損失，這與水分蒸發(fā)過程引起的水化進(jìn)程以及孔結(jié)構(gòu)變化有關(guān)。

2)強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境對不同組分水泥石干縮變形的影響不同。與基準(zhǔn)組相比，SRA試驗(yàn)組的干縮值極大程度降低。然而，SRA促進(jìn)了水泥石的水分散失，增大了水泥石體系中大于200 nm的大孔比例，由此帶來的結(jié)構(gòu)劣化問題不可忽視。

3)強(qiáng)紫外線輻射對水泥水化過程有不利影響。早期快速失水導(dǎo)致水化程度降低，長期快速失水及較大的收縮使?jié){體內(nèi)部孔隙率及孔結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，存在更多毛細(xì)孔，小于50 nm的孔體積增加，這可能是強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下水泥石干縮變形增大的主要原因。

4)介孔率不能作為評判SRA減縮效果的唯一指標(biāo)，SRA對孔隙溶液表面張力的影響也很重要。減縮劑的摻入降低了與收縮密切相關(guān)的介孔率(＜50 nm)；然而，SRA試驗(yàn)組的介孔率與干縮值的關(guān)系并不呈線性關(guān)系。強(qiáng)紫外線輻射的“光化學(xué)反應(yīng)”使孔溶液中減縮劑的濃度增加，溶液的表面張力進(jìn)一步降低，是減縮劑的減縮效果在強(qiáng)紫外線輻射環(huán)境下提升的重要原因。需要注意的是，這種增強(qiáng)作用隨著減縮劑摻量的增加會受到限制。