交流电场养护对水泥浆体性能的影响

交流电场养护是一种绿色、可智能调控水泥基材料温度的快速养护方式。为研究交流电场对水泥浆体性能的影响,测试了水泥净浆试件在养护电压、试件长度、截面面积和水灰比4个影响因素作用下的温度变化,并测试了不同峰值温度条件下试件的力学性能。通过MIP测试的试件微观孔隙结构分析了峰值温度对孔隙结构的影响,讨论了交流电场能耗和电功率对峰值温度的影响。结果表明:交流电场的施加提高了水泥浆体的峰值温度和升温速率。各因素对试件峰值温度的影响由大到小依次是电压、试件长度、试件截面面积、试件水灰比。试件的抗压强度随着峰值温度的增加先上升后下降。这可能是由于试件峰值温度的提升会加速水泥的水化和产物的形成,密实了样品的孔结构,进而提升试件早期力学性能。但过高的温度也会导致试件产生热伤损,不利于微结构与性能的发展。此外,发现单位体积能耗和电功率与试件峰值温度成线性关系。

不同养护温度下SAP对水泥浆体水化动力学的影响

养护温度会影响水泥基材料的水化动力学,也会影响高吸水树脂(SAP)的吸水与释水行为,同时水泥浆体中SAP的吸水与释水行为也会对水泥的早期水化动力学产生影响。然而,目前关于不同养护温度条件下SAP对水泥浆体水化动力学影响的研究还不多。为了更好地掌握不同养护温度条件下SAP对早期水泥浆体的水化动力学的影响,本工作研究了20℃、40℃及60℃下不同粒径的SAP对高水灰比(0.42)和低水灰比(0.30)水泥浆体早期水化动力学的影响。结果表明:在20℃和40℃下,与高水灰比浆体相比,SAP对低水灰比水泥浆体水化的影响更大。在60℃下,掺SAP会推迟水泥浆体水化放热峰值的出现时间,但会增大水化放热峰值。通过水化动力学分析发现,SAP对水泥浆体水化动力学的作用受养护温度、水灰比以及SAP的粒径等因素的影响。可见,养护温度和SAP对水泥浆体水化动力学的影响具有一定的协同作用。

三乙醇胺对水泥-粉煤灰体系水化进程与强度的影响机制

为掌握三乙醇胺(TEA)水泥-粉煤灰体系水化与强度的影响规律及其机理,促进粉煤灰的有效利用,采用等温量热法测试分析了不同温度条件下TEA对水泥-粉煤灰体系水化放热行为和体系活化能的变化,通过热重和X射线衍射分析了掺TEA水泥-粉煤灰体系的物相组成及其变化,研究了TEA对水泥-粉煤灰体系水化进程和强度的影响规律。结果表明,TEA和温度均水泥-粉煤灰体系水化放热和强度发展存在较大影响。TEA提高了粉煤灰在72 h内的反应热,促进了水泥-粉煤灰体系早期的水化放热,并且在高温下更加明显,水泥-粉煤灰体系活化能随着TEA掺量增加而降低,TEA对水泥熟料矿物铝酸三钙(C3A)、硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)在不同龄期内的水化进程影响不同,TEA在早期对C3A熟料的水化具有明显的促进作用,而对C3S和C2S的水化则有延缓作用。

直接电养护水泥浆体温升的影响因素及机理

直接电养护(DEC)是一种潜在的绿色、高效能混凝土加速养护方法。通过试验研究DEC电压、试件尺寸和水灰比等因素对水泥浆体温升的影响规律,并运用电学和水泥化学知识,从电场欧姆热效应和水泥水化热效应2方面阐释水泥基材料温升的发生机制。研究结果表明:DEC水泥浆体的峰值温度随着DEC电压的升高而增加,并随着试件长度的增加而降低。并且DEC电压越高,长度对试件温升的影响越显著。而试件到达峰值温度所需时间的变化规律与峰值温度负相关。水灰比对DEC水泥浆体温度变化的影响与DEC电压的大小有关,当电压较高时,欧姆热占主导,适当提高浆体的水灰比有利于获得更高的温升;而电压较低时,水化热占主导,采用较低水灰比可使得浆体的温升更高。此外水灰比越低,水泥浆体到达峰值温度的时间则越短。DEC水泥浆体的温升取决于欧姆热和水泥的水化放热,结合DEC产生的单位水泥质量电功率和基于Arrhenius方程推导的等效龄期函数计算得到的水泥的水化放热分析,发现两者共同作用的总放热功率与温度变化率规律相一致。研究成果可为DEC水泥浆体温度演变规律的有效预测和混凝土预制构件DEC制度的合理实施提供重要参考。

蒸养温度效应及其对水泥基材料热伤损的影响

采用温度传感器测试了水泥基材料在标养和蒸养条件下温度的变化,结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)及压汞(MIP)等方法,研究了水化产物和微结构的变化。结果表明,蒸养中试件表层首先开始升温,升温结束时表层温度比内部高约30℃;随后内部升温超过表层,恒温3h,内部温度比表层高约25℃。蒸养温度效应对水化产物的生成未产生较显著的影响,但对表层孔结构和微观形貌影响显著。蒸养结束时,试件表层的总孔隙率以及大于200nm的有害孔比例分别是内部的1.22倍和10.3倍;继续标养至28d时有效降低了总孔隙率,但大于200nm的有害孔比例仍为标养试件的1.6倍。

直接电养护对混凝土力学性能的影响

为研究直接电养护(DEC)对混凝土力学性能的影响,采用交流电场,进行了不同养护电压对纯水泥混凝土和粉煤灰混凝土抗压强度、内部温度以及内部电流的影响试验研究。结果表明:各组混凝土的早期抗压强度基本随养护电压的增大而增加,而后期抗压强度则基本相反;20 V电压下DEC纯水泥混凝土和粉煤灰混凝土内部峰值温度分别达到69.4℃、60.3℃,1 d抗压强度显著提升,相较于标养组分别提高了22.8%、37.0%;掺入粉煤灰提升了混凝土的电阻率,需要更高的电压才能达到等同纯水泥混凝土的养护温度;各组混凝土的内部电流大体呈先增加后降低的趋势,并随养护电压的增大而增加,说明DEC对早期混凝土的加热效率高于后期。

蒸汽养护过程中混凝土力学性能的演变

为了研究混凝土在蒸汽养护过程中力学性能的演变,通过测试蒸养混凝土24 h内的力学强度、动弹性模量、动剪切模量及阻尼比的变化,并基于Arrhenius方程推导的等效龄期方法和20℃条件下的实测水化热曲线,预测了蒸养过程中混凝土的水化放热曲线。分析了蒸养过程中混凝土抗压强度与水化放热量之间的关系,探讨了相同水化程度下蒸养（蒸汽养护）混凝土和标养（标准养护）混凝土力学性能的差异。结果表明,60℃蒸汽养护过程中,在静停和升温阶段（0–4 h）,混凝土抗压强度非常低,几乎可以忽略;在恒温阶段（4–12 h）,混凝土力学强度、动弹性模量及动剪切模量均迅速增长,阻尼比迅速降低,其中12 h的抗压强度达到28 d的60%以上,动弹性模量在第12 h时达到了28 d时的70%以上;恒温结束至24 h （12–24 h）阶段,混凝土的力学强度和动弹性模量增长缓慢。相同的水化程度条件下,蒸养混凝土抗压强度比标养混凝土低9 MPa左右。蒸养混凝土的动弹性模量和动剪切模量均低于相同水化程度的标养混凝土,但随着水化程度的不断增长,两种混凝土的动弹性模量和动剪切模量的差异逐渐变小。