1试验

1.1材料

采用中联水泥集团有限公司生产的PO 42.5水泥(PC)，比表面积为365 m2/kg；其化学组成如表1所示。

表1水泥化学成分分析结果

选用江苏苏博特新材料股份有限公司研发的SRAⅠ聚醚型减缩剂(SRA)，基本物化特性如表2所示。

表2减缩剂性能

1.2试验设计

采用0.34的水灰比，选取减缩剂质量掺量为0%、1%、2%及3%，减缩剂质量掺量为减缩剂质量占水泥质量的百分比，水泥净浆配合比如表3所示。减缩剂与拌合水一同加入，成型尺寸为25 mm、25 mm、280 mm的水泥净浆试件，进行干燥收缩、质量损失及热重分析(TG/DTG)、孔隙结构(MIP)测试。配制含有减缩剂(质量浓度为0、1%、2%、3%)的饱和Ca(OH)2溶液，进行表面张力测试。

表3水泥净浆配合比

1.3试验环境

本研究所需的环境相对湿度(RH 60%±5%)通过NaBr饱和溶液来控制。

1.3.1标准干燥环境

采用环境模拟箱实现，环境参数为：温度20℃±2℃、相对湿度60%±5%、辐照度0 W/m²，如图1(a)。

图1试验环境示意图

(a)标准干燥环境试验箱；(b)强紫外线辐射环境试验箱

1.3.2强紫外线辐射模拟环境

根据气象资料，中国高原地区的年平均辐射量为6 000～9 000 MJ/m²，其中紫外线辐射量占总辐射量的7%。根据公式(1)计算，高原地区的日平均紫外辐照度为13～20 W/m²。

Q=T*t (1)

式中：T为试验辐照度，W/m2；t为试验时长，s；Q为辐射量，MJ/m2。

考虑试验速度，本研究采用每日最大紫外线辐射量进行试验研究。试验环境采用环境模拟箱进行，灯管与试件表面的距离设置为50 mm，辐射度计实测的辐照度为2 000μ²，即20 W/m2，如图1(b)所示。

强紫外线辐射的环境参数为：辐照度20 W/m²、温度20℃±2℃、相对湿度60%±5%。

1.3.3白炽灯照射环境

紫外线辐射存在微弱的热效应(2℃)，而溶液对温度的敏感度极高。因此，在减缩剂溶液的表面张力测试试验中加设了白炽灯照射环境，以排除热效应的影响。

设置方法：调节紫外灯到溶液表面的距离，使溶液表面辐照度达到20 W/m²；待系统温度稳定后，使用高精度工业红外线测温仪测量溶液表面温度并记录为T1；调节白炽灯到溶液表面的距离，使稳定后的溶液表面温度为T1。

为了更方便地表述，本文将标准干燥环境记为N，强紫外线辐射环境记为UV，白炽灯照射环境记为B。

1.4试验方法

1.4.1干燥收缩/质量损失

水泥石干燥收缩实验参照《水泥胶砂干缩试验方法》(JC/T603—2004)进行。根据配合比成型相应数量的试件(每组3个试件)，试件成型1 d(24±2 h)后脱模并进行标准养护至3 d，用比长仪测试初始长度L0，用0.01g高精度电子天平称量初始质量m0。此后将试件分别放至标准干燥环境与强紫外线辐射环境进行暴露养护，定期测试相应龄期i的试件长度Li与质量mi，测试龄期到90 d。

1.4.2热重分析

热重分析采用Setaram生产的Labsys Evo热分析仪进行测试，测试样品为粒径小于80μm的水泥净浆粉末颗粒，测试升温速率为10℃/min，氮气气氛。测试范围为20～1 000℃。C-S-H凝胶和氢氧化钙的热失重包括在75～550℃的温度范围内；400～500℃的温度范围可以计算氢氧化钙的热失重；600～800℃的温度范围可以计算碳酸钙的热失重。水泥净浆的化学结合水含量、氢氧化钙含量、碳酸钙含量可分别根据下式进行计算。

式中：

是灼烧前样品的质量；℃

是样品在升温至T℃时的剩余质量。

假定在600～800℃的温度范围内，热失重主要是由碳化产物的分解引起的(忽略凝胶和钙矾石的碳化反应，认为碳化是由氢氧化钙引起的)。根据公式(5)，可以计算出碳化前氢氧化钙的含量，而氢氧化钙的总含量则可以通过公式(6)计算得出。

1.4.3孔隙结构测试

孔结构分析采用美国Quantachrome公司生产的PoreMasterGT-60 MIP进行测试。

1.4.4表面张力

配制含有减缩剂的Ca(OH)2饱和溶液，置于预先烘干的敞口玻璃皿中，测试溶液的表面张力初始值，后将其分别放至N，UV，B这3种环境中进行处理。表面张力测试方法如下：表面张力采用芬兰Kibron公司生产的全自动张力仪进行测试，测试方法为吊板法。每个样品重复测试3次，读数精确至0.1 mN/m。