1試驗

1.1材料

采用中聯水泥集團有限公司生產的PO 42.5水泥(PC)，比表面積為365 m2/kg；其化學組成如表1所示。

表1水泥化學成分分析結果

選用江蘇蘇博特新材料股份有限公司研發的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試驗設計

采用0.34的水灰比，選取減縮劑質量摻量為0%、1%、2%及3%，減縮劑質量摻量為減縮劑質量占水泥質量的百分比，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、質量損失及熱重分析(TG/DTG)、孔隙結構(MIP)測試。配制含有減縮劑(質量濃度為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試驗環境

本研究所需的環境相對濕度(RH 60%±5%)通過NaBr飽和溶液來控制。

1.3.1標準干燥環境

采用環境模擬箱實現，環境參數為：溫度20℃±2℃、相對濕度60%±5%、輻照度0 W/m2，如圖1(a)。

圖1試驗環境示意圖

(a)標準干燥環境試驗箱；(b)強紫外線輻射環境試驗箱

1.3.2強紫外線輻射模擬環境

根據氣象資料，中國高原地區的年平均輻射量為6 000～9 000 MJ/m2，其中紫外線輻射量占總輻射量的7%。根據公式(1)計算，高原地區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。試驗環境采用環境模擬箱進行，燈管與試件表面的距離設置為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。

強紫外線輻射的環境參數為：輻照度20 W/m2、溫度20℃±2℃、相對濕度60%±5%。

1.3.3白熾燈照射環境

紫外線輻射存在微弱的熱效應(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了白熾燈照射環境，以排除熱效應的影響。

設置方法：調節紫外燈到溶液表面的距離，使溶液表面輻照度達到20 W/m2；待系統溫度穩定后，使用高精度工業紅外線測溫儀測量溶液表面溫度并記錄為T1；調節白熾燈到溶液表面的距離，使穩定后的溶液表面溫度為T1。

為了更方便地表述，本文將標準干燥環境記為N，強紫外線輻射環境記為UV，白熾燈照射環境記為B。

1.4試驗方法

1.4.1干燥收縮/質量損失

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。根據配合比成型相應數量的試件(每組3個試件)，試件成型1 d(24±2 h)后脫模并進行標準養護至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量m0。此后將試件分別放至標準干燥環境與強紫外線輻射環境進行暴露養護，定期測試相應齡期i的試件長度Li與質量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；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。水泥凈漿的化學結合水含量、氫氧化鈣含量、碳酸鈣含量可分別根據下式進行計算。

式中：

是灼燒前樣品的質量；℃

是樣品在升溫至T℃時的剩余質量。

假定在600～800℃的溫度范圍內，熱失重主要是由碳化產物的分解引起的(忽略凝膠和鈣礬石的碳化反應，認為碳化是由氫氧化鈣引起的)。根據公式(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孔隙結構測試

孔結構分析采用美國Quantachrome公司生產的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。每個樣品重復測試3次，讀數精確至0.1 mN/m。