孔隙體積變化對(duì)熱處理砂漿的傳輸和孔隙彈性性能的影響

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1、孔隙體積變化對(duì)熱處理砂漿的傳輸和孔隙彈性性能的影響法國(guó)ChenX.-T.法國(guó)CaratiniG.法國(guó)里爾大學(xué)DavyC.A.SkoczylasF法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心DavyC.A.SkoczylasF法國(guó)里爾大學(xué)ShaoJ.F.摘要本文對(duì)熟化砂漿經(jīng)過(guò)400攝氏度的熱循環(huán)之后給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析(W/C)=0.5(低于氫氧化鈣分解的溫度范圍)。在這樣的分解過(guò)程,砂漿微觀結(jié)構(gòu)有顯著影響,其主要的C-S-H凝膠相大量脫水。同樣也影響預(yù)期的孔隙網(wǎng)絡(luò)和固體骨架形態(tài)。我們的主要目的是評(píng)估經(jīng)過(guò)400攝氏度最大熱循環(huán)微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能變化之間的關(guān)系,。用氣體滲透率作為

2、主要評(píng)價(jià)指標(biāo)的材料耐久性與傳輸性能是有內(nèi)在聯(lián)系的。力學(xué)性能是使用幾個(gè)孔隙彈性參數(shù)進(jìn)行評(píng)估的:排水體積彈性模量Kb,固體基質(zhì)體積彈性模量Ks和畢奧系數(shù)b。一個(gè)原型實(shí)驗(yàn)也允許評(píng)估在靜水應(yīng)力循環(huán)下孔隙體積變化。首先,經(jīng)過(guò)60攝氏度初步干燥的完整樣品，和經(jīng)過(guò)105、200、300和400攝氏度熱循環(huán)的完好樣品，測(cè)定氣體滲透率和孔隙率.完整材料和加熱到105攝氏度的材料的氣體滲透率對(duì)限定的壓力變化不太敏感,這不利于主要微裂縫、微觀結(jié)構(gòu)和形態(tài)的變化。相反,孔隙率有明顯的增加，經(jīng)過(guò)200、300和400攝氏度加熱循環(huán)后才能觀察到氣體滲透率Kgas。加熱到200攝氏度及

3、以上氣體滲透率Kgas在增加約束時(shí)不可逆轉(zhuǎn)地減小。這是由于裂紋閉合和或部分非閉合的孔隙網(wǎng)絡(luò)崩潰或合。其次,在封閉循環(huán)下孔隙彈性性能和氣體滲透率是同時(shí)測(cè)量的。對(duì)于熱循環(huán)溫度200攝氏度以上,當(dāng)滲透率不可逆轉(zhuǎn)地隨著約束減小時(shí)，割線排水體積彈性模量Kb減小。Kb減少。先前的研究(XTChen,CADavy,FSkoczylas,JFShao,CemConcrRes(39)pp.195-2052009)也表明,對(duì)于材料熱循環(huán)到200攝氏度及以上時(shí)固體基質(zhì)體積彈性模量Ks和畢奧系數(shù)b兩者都會(huì)隨著約束而減少,這樣的變化被解釋為是由于微觀裂紋閉合和或閉塞的孔隙率增加。

4、第三,我們用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了我們對(duì)孔隙彈性和滲透率發(fā)生變化的解釋，即在靜水載荷下通過(guò)測(cè)量連通孔隙率的變化。為此,我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)原型實(shí)驗(yàn)，在給定的靜水應(yīng)力條件下，對(duì)非閉合孔隙體積進(jìn)行量化，通過(guò)靜態(tài)注入氬氣。對(duì)于200攝氏度以上熱處理砂漿，顯著的不可逆的閉塞孔隙的產(chǎn)生得到了證實(shí)。獨(dú)創(chuàng)性這項(xiàng)研究是與第十三屆ICCC會(huì)議的下列主題相關(guān)的：(1)混凝土耐久性(氣體和離子傳輸過(guò)程：滲透、擴(kuò)散和建模);(2)新澆混凝土和硬化混凝土的性能(微觀結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系)。我們獨(dú)創(chuàng)性貢獻(xiàn)主要在于滲透率和孔隙彈性之間的耦合識(shí)別，由于熱循環(huán)400攝氏度在微觀結(jié)構(gòu)的變化關(guān)系。我們也提出一

5、個(gè)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)驗(yàn)證我們觀察到的在微觀結(jié)構(gòu)和形態(tài)變化的方面的宏觀結(jié)果的解釋。主要貢獻(xiàn)我們的主要貢獻(xiàn)是與我們研究獨(dú)創(chuàng)性相聯(lián)系的，在第十三屆ICCC會(huì)議文章中的(前一個(gè)段落)。更準(zhǔn)確地說(shuō)，我們同時(shí)識(shí)別熱循環(huán)400攝氏度后孔隙彈性和氣體滲透率的變化.我們釋觀測(cè)到的這些性質(zhì)的變化是由于孔隙網(wǎng)絡(luò)的改變。這是利用原型實(shí)驗(yàn)參數(shù)驗(yàn)證的結(jié)論，實(shí)驗(yàn)表明在非閉合的孔隙體積明顯減小。關(guān)鍵詞:熱循環(huán),孔隙彈性、氣體滲透率、非閉合的孔隙體積、閉塞的孔隙度1-前言水泥基材料廣泛應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域。有時(shí),他們可能會(huì)受到諸如機(jī)械負(fù)荷和高溫，如在隧道或建筑的火災(zāi)事故(超過(guò)1000°C),或在放

6、射性廢物貯存室(高達(dá)80/100°C)。,水泥基材料暴露于高溫帶來(lái)了各種性能變化,例如。它們的孔隙微觀結(jié)構(gòu)改變(Rostasyetal。,1980年),水力學(xué)和機(jī)械性能(etal。,2000年),和他們的微裂紋也廣泛報(bào)道(Fuetal。,2004)。砂漿和混凝土可能被視為非勻質(zhì)的兩相材料組成的多孔水泥漿與骨料顆粒的組合。當(dāng)這樣一個(gè)材料受到高溫、化學(xué)分解的水泥膠體(Mounanga,2003)和微裂縫(傅etal。,2004年)都會(huì)導(dǎo)致固體基質(zhì)劇大的變化以及影響多孔網(wǎng)絡(luò)傳輸特性。例如，對(duì)于一個(gè)熟化的砂漿(W/C)比值為0.5,在一定溫度下直接進(jìn)行氣體滲透率

7、測(cè)量(獅子etal。,2005年):在200°C的觀察到滲透率有很明顯的增加。這是由于灰漿在這個(gè)溫度下微裂紋發(fā)展成為連通的。對(duì)于一個(gè)加熱的水泥凈漿(更勻質(zhì)材料),(Piasta,1984)報(bào)道,超過(guò)300°C微裂縫的發(fā)展顯著增加。(陳etal。,1999年)還表明,對(duì)于高強(qiáng)度混凝土和正常強(qiáng)度混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，高溫對(duì)孔隙晶粒有粗化作用。他們認(rèn)為粗化效果的原因之一在溫度低于強(qiáng)度損失600°C和這個(gè)效果也會(huì)降低在高溫下混凝土相關(guān)耐久性的滲透性。這項(xiàng)工作的目的是為了闡述溫度(400°C)和圍壓在模型材料的孔隙彈性和傳輸特性方面的作用,即一個(gè)成熟的(W/C)=0.

8、5灰漿。進(jìn)行了一個(gè)原型實(shí)驗(yàn),這使假說(shuō)得以證實(shí),一個(gè)不可逆的，在第一次加載后部分孔