压汞测孔评价磷渣-水泥浆体材料孔隙分形特征的试验VIP免费

第41卷第6期2008年12月武汉大学学报(工学版)EngineeringJourna1ofWuhanUniversityVo1．41No．6Dee．2008文章编号：167l一8844(2008)06—0041—05压汞测孑L评价磷渣一水泥浆体材料孔隙分形特征的试验宋军伟，方坤河，刘冬梅。，陈霞(1．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072；2．三峡大学，湖北宜昌443002)摘要：用混沌分形理论结合压汞测孔技术，直接测试评价了磷渣一水泥浆体材料孔隙的显微结构特征，计算出了对应的分形维数，并对普通水泥浆体与掺磷渣的水泥浆体孔隙的分形特征进行了比较；同时探讨了孔体积分维数与孔隙率、孔表面积、孔分布及磷渣掺量的关系．研究表明，磷渣一水泥浆体的孔结构具有明显的分形特征，孔体积分形维数在2．4～2．8之间；掺磷渣的水泥浆体不仅具有粗孔细化的效果，而且孔隙的分形特征也有了明显的改善；在磷渣掺量大于30时，其分维数、孔隙率与小于20nm的微孑L数有明显的突变性．关键词：磷渣；水泥浆体；体积分形维数；压汞法；孔结构中图分类号：Tu528文献标志码：AResearchonfractalcharacteristicsofphosphateslag-cementpasteporewithMIPSONGJunwei，FANGKunhe，LIUDongmei，CHENXia(1．StateKeyLaboratoryofWaterResourcesandHydropowerEngineeringScience，WuhanUniversity，Wuhan430072，China；2．ChinaThreeGorgesUniversity，Yichang443002，China)Abstract：Accordingtothefractaltheoryandmercuryintrusionporosimetry(MIP)technology，thechar—acteristicsofphosphateslag—cementpastematerialporearemeasureddirectly；andthecorrespondingfractaldimensionsiscalculated．Thefractalcharacteristicsarecomparedbetweenstandardcementpasteandmixingphosphateslag-cementpaste．Therelationshipofporevolumefractaldimensionwithporosity，porearea，poresizedistributionandphosphateslagcontentareinvestigated．Theresearchdemonstratesthattheporestructuresofphosphateslag-cementpasteshavetypicalfractalnatureandthevaluesoffractaldimensionarebe—tween2．4and2．8；andthatmixingphosphateslag-cementpastecanmakeporefineandimproveporefractalcharacteristics．Whenphosphateslagcontentisgreaterthan30，itsfactaldimension，theporosityandsmallsizepores1essthan20nmhaveobviouscharacterofthemutation．Keywords：phosphateslag；cementpaste；volumefractaldimension；mercuryintrusionporosimetry；porestructure水泥石的强度、抗渗性、抗冻性及抗蚀性等性能都与其孑L结构、孔隙率和孔径分布等有着密切的关系．在水泥中掺人大量的磷渣，虽然水化产物类型与纯水泥浆体基本相同，但由于磷渣中含有的磷和氟延缓了水泥浆体的水化速度，因此磷渣水泥浆体的孔结构与纯水泥浆体的孔结构会有所不同．收稿日期：2008—03—11作者简介：宋军伟(1977一)，男，江西上饶人，博士研究生，研究方向为水工建筑材料武汉大学学报(工学版)第41卷随着断裂力学、孔隙学及分形理论的发展，有关学者已发现一些多孔材料的孑L结构有明显的分形特征，而且可以用孔分形维数描述这些材料的微孔结构及相关物理化学性能_2]．近年来，随着磷渣资源的利用率增大，尤其是在水工大体积混凝土中的应用推广，许多科研工作者研究了磨细磷渣用作水泥混合材和混凝土掺合料时水泥混凝土的力学性能和耐久性能，但对掺磷渣水泥混凝土微观孔结构的研究很少．本文采用压汞法(mercuryintrusionporosimetry，MIP)研究了磷渣一水泥浆体的孔结构分形的特征，通过试验研究了磨细磷渣对水泥浆体孔结构性能的影响，并根据MIP实验数据确定了磷渣水泥浆体的孑L体积分形维数，分析了磷渣一泥浆体的孑L结构分形的特征．1混凝土孔隙的复杂性与压汞测孔中分形维数计算1．1混凝土孔隙的复杂性混凝土内部的孑L隙通常是不规则的，是无序分布、千奇百怪的，不像传统假设那样光滑、平直、等大、规则，其材料的孔形、面积、体积等，在各个尺度上均表现出分形特征．图1为掺磷渣净浆的水化产物的扫描电镜照片，从照片中完全可以看出复合材料中孔隙的复杂性...