陶粒的吸水返水特性.docx
本周针对陶粒的吸水返水特性继续阅读相关文献。轻骨料混凝土由于采用多孔的轻骨料,其组成结构与普通密度混凝土相比发生了明显的变化。在轻骨料混凝土中存在两种微孔微管系统：即水泥石中的微孔微管系统和多孔骨料中的微孔微管系统。轻骨料的微孔微管系统在新拌混凝土中具有吸水和供水作用，吸水作用使得轻骨料附近处于局部低水灰比状态，因此减少或避免了骨料下部由于内分层作用而形成的“水囊”，避免了界面处Ca(OH)2的富集和定向排列，提高了骨料与水泥的界面粘结力；供水作用使得骨料附近的水泥石能够水化充分，从而增加了骨料表面附近水泥石的密实性山。在轻骨料混凝土水化硬化过程中，轻骨料中的一些孔会产生吸水、释水现象，而吸水、释水情况又影响了轻骨料混凝土的工作性能、力学性能以及耐久性。研究发现：轻骨料的吸水、释水过程与其品种、表观密度、级配及环境湿度相关，其中轻骨料的品种对其吸水、释水过程影响最为显著，密度等级对页岩陶粒的吸水、释水过程影响较大，而对粘土陶粒的吸水、释水过程影响较小；环境的湿度越小，则陶粒表面的湿度梯度越大，陶粒越易释水。这种多孔轻骨料在混凝土内部的吸返水特性已被广大学者认识和研究，郑秀华对陶粒在水泥浆中的吸水返水规律进行过系统的研究,有关陶粒在水泥浆中的水分迁移机理也进行了探讨。郑秀华将陶粒吸水返水过程分为三个阶段，见图1。EE<惬¼图1陶粒在水泥浆中U型管液面变化的典型曲线第I阶段图1中，AB段为陶粒内压力升高段。其UIX由A点升到B点，Awt压力上升速率受下列因素支配：(1)陶粒吸水率大，预湿程度低(含水率小)，即陶粒内外RH差大，则吸水量大，U型管压力差大。(2)水泥浆中W/C增大，水泥浆粘度相对小，陶粒吸水速率大，吸水持续时间长。(3)WC小，水泥增加(不掺或少掺粉煤灰)，水泥水化速度快，毛细孔形成迅速，毛细孔半径(r)减小的速度也快，水泥浆中RH由于水少，且耗水多而下降快，则与陶粒内部RH差减小的快，水泥石中毛细孔负压上升亦快，表现为水迁移速率慢，陶粒内的吸水量也少。U型管中水柱上升慢，压力小。p由于水泥水化是放热过程,尤其在水化初期集中放热量大,使水泥石内部温度升高,其结果导致：1、水泥水化速度加快，耗水多，RH下降加快；2、由于温度升高，水泥石毛细孔内饱和蒸汽压升高，使RH降低；3、陶粒处于水泥石中，传热使陶粒内部温度也升高,造成陶粒饱和气压升而，而使陶粒内气压升高。1和2使得水泥石RH迅速降低，与陶粒的湿度差减小，使A4减小。综合温度差和湿度差作用，AB段达到最大值的时间和最大压差匕ax是4k和鸟综合作用的结果。第II阶段图1中，BC段为陶粒内部压力下降段，随不同龄期的总压力差尸由匕ax下降至0，继续下降至Aqin.其主要原因是由水泥石水化引起的RH降低和毛细孔r减小，使水泥石中毛细孔负压增大；而陶粒由于第I阶段的吸水使RH升高达到与水泥石平衡后，且陶粒的内部孔径大于水泥石毛细孔，使得水由陶粒向水泥石中迁移。由于水泥石的RH随水泥水化降低，只要水泥水化不停止，陶粒的负压降低就不会停止。当水泥石中相对湿度不再降低时,会与陶粒RH达到新的平衡，此时达到Aqn访。第III阶段图1中.CD段反应陶粒内AP又开始上升。这主要是由于水泥石中RH降至较低时，水泥石毛细孔含水少，气体渗透扩散都比较容易，由于大气中压力高于水泥石中的气压，使空气向水泥石内扩散，使水泥石压力上升，特征曲线表示陶粒内压力随之上升，并逐渐与大气压力相平衡。陶粒混凝土内部存在陶粒和水泥石双重孔系统，因此只要陶粒内外(毛细管两端)存在压力差，就会在毛细管力作用下产生水分迁移。水分迁移的方向取向主要决定于水泥石和陶粒二者的相对湿度差。若RHw<RH水泥浆，则水分是由水泥石向陶粒中迁移，反之亦然。毛细管中水分迁移速度取决于毛细管半径7和相对湿度RH。这可以从表面物理化学基本公式中Laplace方程和Kelvin公式推导得出25cos8Pv-Pe=pv-pc=-ln(7?/)式中：Pv蒸汽压，Pa；pc水压力，Pa；气一液界面表面张力，J/m2；/毛细孔水力半径，m；液-固接触面，完全浸润时6=0；液体粘度系数，水为1,PaS；V单位物质量水体积，m3mohM水的分子摩尔质量，g/mol；R理想气体常数，Jmolk;RH一一相对湿度。从公式中看出，毛细孔水力半径越小，产生的毛细管张力越大；相对湿度越低，产生的毛细管力越大。水泥石和陶粒界面处的毛细孔半径随水泥水化程度提高而减小；水泥石中RH随水泥水化耗水而降低，界面区毛细孔yv水泥石毛细所以水泥石毛细孔中水溶液会不断被/小的界面毛细孔吸收；陶粒内大孔中的RH受毛细孔吸水和返水影响而变化。通过优选轻骨料品种，控制轻骨料预湿处理工艺，以使得当外界湿度降低时，轻骨料中的水分向水泥浆迁移弥补了部分水分损失，有助于减小混凝土表面失水率和内部水分迁移速率的差值，实现由内到外的养护，起到减小和延迟早期开裂的作用。并且轻骨料的返水作用与后期混凝土内部的充分水化以及辅助胶凝材料活性的协同发挥,可使界面区组成与结构得到优化，进而使混凝土力学性能与耐久性能得到提高。同时水灰比以及外界养护条件的不同都会影响陶粒在混凝土内部吸返水作用的发挥，合理选用不同掺量、品种、预湿的陶粒，可使陶粒的自养护作用在不同条件下得到充分发挥。因此实验中所采用的陶粒也需要再进行进一步论证。需要将前几届采用的三种陶粒(宜昌圆球型陶粒、永安碎石型陶粒、永安圆球型陶粒)与目前市场上用量较大的以及其他学者实验中常用的陶粒作比较，选出较优的轻骨料品种。参考文献：1胡曙光，彭波.轻集料的吸水率与预处理时间对混凝土工作性的影响J.华中科技大学学报：城市科学版,2002,19(2):1-4.2郑秀华.陶粒吸水返水特性及其对轻集料混凝土结构与性能的影响D.哈尔滨：哈尔滨工业大学,2005.3郑秀华，张宝生，李惠，刘菲菲.陶粒的吸水返水特性研究J低温建筑技术，2009,31(3):4-7.4童良，陈恩义.建筑材料物相研究基础M.清华大学出版社，1996.5祁景玉，邙静哲.混合型粗集料轻混凝土的微观结构(11)J同济大学学报：自然科学版,2001,29(10):1185-1189.6陈建武.陶粒混凝土界面区显微硬度影响因素研究D哈尔滨:哈尔滨工业大学,2009.
