為深入揭示水泥基材料滲透率與孔結構間的關系,以不同水灰比、不同溫度水養(yǎng)的白水泥砂漿為研究對象,利用低場磁共振與壓汞技術分別測試了砂漿在飽水與干燥狀態(tài)下的孔徑分布,并利用穩(wěn)態(tài)滲透法測試其水分滲透率。結果表明:砂漿在飽水與干燥狀態(tài)下的孔結構差異顯著,臨界孔徑相差1個數量級左右,原因在于水化硅膠鈣（C-S-H）凝膠具有顯著的水敏性。經歷56 d 80℃熱水養(yǎng)護后,由于C-S-H凝膠高溫老化加速,飽水砂漿的孔隙率及臨界孔徑顯著增大,孔結構明顯粗化,水分滲透率增大,對耐久性不利。干燥預處理對壓汞測試所得孔結構的影響可能遠超高溫老化,在分析孔結構變化時必須考慮水敏性的影響,否則可能得出錯誤結論。將孔隙視作不同大小的毛細管束,經典Kozeny-Carman模型可基于低場磁共振測試所得飽水孔徑分布曲線來準確預測水分滲透率,將比例系數取為1.09所得理論值與實測值的相對誤差在[–42.7%,71.1%]范圍內,預測精度接近極低滲透率測試的誤差水平。 

【文章來源】：硅酸鹽學報. 2020,48(11)北大核心EICSCD

【文章頁數】：9 頁

【部分圖文】：

砂漿試件的孔徑分布曲線

由表1和圖2可見，20℃溫水養(yǎng)護砂漿材料的水分滲透率分布在2.1×10–20～10.1×10–20 m2范圍內，大致隨水灰比的增大而增大。當經歷80℃熱水養(yǎng)護56 d后，砂漿材料的水分滲透率顯著增大，主要分布在3.7×10–20～26.1×10–20 m2范圍內，每組砂漿的水分滲透率均值是20℃溫水養(yǎng)護試件的2.6～4.9倍，且低水灰比砂漿的增大幅度更為明顯，根本原因在于熱水養(yǎng)護導致C-S-H凝膠老化且砂漿的孔結構明顯粗化，這與前文孔結構分析所得結論相吻合。由于熱水養(yǎng)護后不同水灰比砂漿材料的總孔隙率相差不大，此時水分滲透率隨水灰比的增大而增大的趨勢并不明顯，水灰比為0.35～0.45砂漿的水分滲透率相差無幾，水灰比在0.50以上2組砂漿的水分滲透率也差別不大，但依然比低水灰比砂漿的水分滲透率要高1倍左右。高溫養(yǎng)護會顯著提高水泥基材料的孔隙率和滲透率，對耐久性不利。3.2.2 Kozeny-Carman模型

為了進一步分析KC模型對水分滲透率的預測能力，將比例系數取定b=1.09，直接基于20℃溫水與80℃熱水養(yǎng)護砂漿試件在飽水狀態(tài)下的孔結構信息來計算KC模型的預測值，它與水分滲透率實測值的對比如圖4和圖5所示�？梢姡瑢�20℃溫水養(yǎng)護砂漿材料來說，KC模型計算所得水分滲透率與實測值的相對誤差在[–42.7%,29.6%]較小范圍內；KC模型對80℃熱水養(yǎng)護砂漿的預測值與實測值的相對誤差在[–32.7%,71.1%]范圍內，這與砂漿材料極低水分滲透率的測試精度有關。KC模型預測結果的相對誤差看似較大，但如果與相關文獻利用壓汞測試所得孔徑分布曲線進行預測所得結果的誤差動輒達1～2個數量級相比[15–20],KC模型的預測精度已大幅提高并接近極低水分滲透率的試驗測量誤差水平，理論預測誤差可控制在70%以內，并能準確反映水分滲透率隨水灰比和孔隙率的變化趨勢。在預測水泥基材料的水分滲透率時，基于飽水狀態(tài)下的孔結構進行分析是確保預測精度的關鍵。圖4 20℃溫水養(yǎng)護試件水分滲透率的實測值與預測值


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