摘要：為了掌握強紫外線輻射環(huán)境下水泥基材料體積穩(wěn)定性的演變規(guī)律，確保服役于強輻射地區(qū)的水泥基材料性能的穩(wěn)定性，通過硬化水泥漿體干燥收縮試驗，研究標準干燥環(huán)境和強紫外線輻射環(huán)境下硬化水泥漿體的干縮變形和質(zhì)量損失的演化規(guī)律。結(jié)合熱重分析(TG)和汞孔隙率(MIP)測試方法，探討強紫外線輻射環(huán)境對硬化水泥漿體的干燥收縮的影響機理。

同時，基于減縮劑的減縮機理，探討其在強紫外線輻射環(huán)境下的作用效果。研究結(jié)果表明:相較于標準干燥環(huán)境，強紫外線輻射環(huán)境顯著增加水泥石的干燥收縮和質(zhì)量損失，降低水泥水化程度，從而使水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)粗化。摻入減縮劑可以降低水泥石的介孔率(<50 nm)，有效降低強紫外線輻射環(huán)境下水泥石的干燥收縮。

此外，在強紫外線輻射環(huán)境下，減縮劑的摻入會進一步降低孔隙溶液的表面張力，增強減縮劑的減縮效果。值得注意的是，當(dāng)減縮劑摻量為1%時，強紫外線輻射對減縮劑效果的增強作用最為顯著。

當(dāng)摻量進一步增加時，這種增強作用將受到限制。研究結(jié)果厘清了強紫外線輻射環(huán)境下的水泥基材料變形規(guī)律，為服役于類似環(huán)境的水泥基材料體積穩(wěn)定調(diào)控提供技術(shù)依據(jù)。

引言

隨著人類發(fā)展步伐的加快，混凝土工程逐漸向高原地區(qū)發(fā)展。然而，高原氣候下混凝土結(jié)構(gòu)的收縮開裂問題嚴峻。強烈的紫外線輻射存在于世界各大高原地區(qū)，是影響高原地區(qū)混凝土耐久性不可忽略的因子。太陽輻射促進混凝土表面干燥，從而加速其收縮開裂。JIN等研究發(fā)現(xiàn)，太陽輻射導(dǎo)致C-S-H凝膠的結(jié)合水含量降低，在低Ca/Si的C-S-H中，太陽輻射引起的干燥效應(yīng)更加顯著。強紫外線輻射還會增加水泥漿體的總孔隙率和介孔率(<50 nm)，宏觀表現(xiàn)為水泥砂漿的質(zhì)量損失率和干燥收縮率增加。因此，需要采取相應(yīng)的措施來抑制強紫外線輻射引發(fā)的收縮開裂問題。混凝土的收縮開裂往往通過摻入礦物摻合料、纖維和化學(xué)外加劑等來控制。

減縮劑(shrinkage reducing admixture，SRA)作為一種具有良好減縮功能的新型外加劑而備受關(guān)注。相關(guān)研究認為，減縮劑在抑制水泥基材料的干燥收縮和自生收縮方面具有顯著效果，是降低混凝土收縮的有效措施。據(jù)BIAN等報道，在密封養(yǎng)護60 d后，含1%SRA的砂漿的自收縮率比對照砂漿低15.3%；同時，含1%SRA的混凝土在90 d齡期時的干燥收縮率相較于對照混凝土下降了21.9%。在類似的試驗中，添加1%和2%SRA的混凝土在7 d齡期的自收縮率僅為對照組的59%和41%；而含1.5%～5%SRA的混凝土在300 d內(nèi)的干燥收縮率僅為對照組的15%～60%。然而，目前關(guān)于強紫外線輻射環(huán)境下水泥基材料干縮性能的研究成果較少，特別是對化學(xué)外加劑在該應(yīng)用環(huán)境下抑制混凝土收縮開裂問題的研究非常有限。

新型減縮劑在強紫外線輻射環(huán)境下的減縮效果需要進一步研究驗證。因此，本文對比分析了標準干燥和強紫外線輻射環(huán)境下水泥石的干縮變形和質(zhì)量損失的演化規(guī)律，闡釋了強紫外線輻射環(huán)境下減縮劑對水泥石干縮變形、水化程度及孔隙結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。同時，研究了強紫外線輻射對減縮劑溶液表面張力的影響，探討減縮劑在強紫外線輻射環(huán)境下對于水泥石體積穩(wěn)定性的作用效果及其機理。