【摘要】：紫外線是材料老化的一個重要原因,但是對于水泥基材料,紫外線對其結構和性質的影響尚未見系統(tǒng)的研究。紫外線照射可引起材料典型化學鍵的斷裂,或者分子吸收紫外線后成為電子激發(fā)態(tài),發(fā)生光化學反應或者光物理反應。常見水泥漿體的劣化大多歸因于溫度、濕度等氣候條件,水泥漿體中也存在氫鍵、C-S-H鏈結構,紫外線也可能對這些結構產生破壞作用。由于硬化水泥漿體中固體顆粒與各種形態(tài)的水份共存于一體,且具有與有機分子基團類似的微結構單元存在,故紫外線有可能影響硬化水泥漿體的結構與性質。為了驗證這一設想,特利用紫外線耐氣候試驗箱對硬化水泥漿體進行照射,并對經一定時間照射的硬化水泥漿體表面形貌結構、水化產物類型和表面主要物理性質進行測試分析,得到以下結論:(1)紫外線照射加速了水泥基材料的碳化,對不同養(yǎng)護齡期和含不同摻和料的水泥基材料的碳化加速效果不一。紫外線照射素水泥漿體,養(yǎng)護1天、養(yǎng)護7天和養(yǎng)護28天的紫外線照射后試樣表面碳含量分別為對應背光面的0.58倍、1.12倍和1.43倍,養(yǎng)護齡期越久,紫外線加速碳化的作用越明顯;對于含火山灰反應礦物摻和料的水泥基材料,紫外線照射也能起到加速碳化作用的效果;對于含有非火山灰活性礦物摻和料的水泥基材料,紫外線照射也加速碳化,但是物相組成中方解石的含量有所下降。對于超高性能配合比設計的水泥基材料,加速碳化作用的效果更明顯。(2)紫外線照射使水泥基材料表面粗糙度降低,在摩擦副移動時,水泥石與相對運動面的實際有效接觸面積增加,摩擦系數增大。紫外線照射素水泥漿體,使不同齡期的素水泥漿體摩擦系數均增加,提升幅度隨著養(yǎng)護時間的增加而降低;紫外線照射含有不同礦物摻和料的水泥基材料,使其摩擦系數大體上提升,部分組出現下降(如養(yǎng)護齡期為28天的含粉煤灰試樣),不同齡期含有礦物摻和料的摩擦系數在紫外線照射下沒有因養(yǎng)護齡期不同而出現太大波動;對于超高性能配合比設計的水泥漿體養(yǎng)護28天試樣經紫外線照射后提升明顯高于養(yǎng)護1天和7天試樣。(3)水泥基材料顯微硬度測試結果符合三參數對數正態(tài)分布,紫外線對水泥基材料顯微硬度的影響因養(yǎng)護齡期和含摻和料的不同而不同。紫外線照射素水泥漿體能夠提升其顯微硬度值,紫外線照射使養(yǎng)護1天、7天和28天照射面顯微硬度分別為對應背光面的3.17倍、2.4倍和1.7倍,隨著養(yǎng)護齡期的增加顯微硬度增加幅度變小;紫外線照射含火山灰活性礦物摻和料的水泥基材料顯微硬度會增加;紫外線照射含非火山灰活性礦物摻和料的水泥基材料(如含礁石粉的水泥漿體),照射面的顯微硬度高于背光面,但相比未添加摻和料的素水泥漿體,紫外線照射面,背光面和標準養(yǎng)護組均出現下降;對于超高性能配合比設計水泥漿體,其顯微硬度普遍高于素水泥漿體和單摻其他摻和料的水泥漿體,接受紫外線照射后,照射面顯微硬度提升更為明顯,約為背光面的1.94倍。
【圖文】：

14圖 2.1 摻和料 SEM 形貌圖圖 2.1 中所示分別為(a）礁石粉、（b）粉煤灰、（c）硅灰、（d）礦粉和（e）偏高嶺土，從圖中可以看到礁石粉的表面較為粗糙，由大小不一的顆粒組成，粉煤灰和礦粉則呈現出一種不規(guī)則形狀，硅灰則是許多小顆粒團聚在一起，偏高嶺土則為一種不規(guī)則片狀結構。2.1.3 減水劑本研究中為了減少實驗變量，探討紫外線對純水泥硬化漿體和添加摻和料水泥硬化漿體影響實驗中不添加減水劑。在探討紫外線對超高性能混凝土

本研究根據摩擦系數測定和顯微硬度測試的要求對試樣進行制備，具體步驟如下：（1）成型：根據 GB/T1346-2011《水泥標準稠度用量、凝結時間和體積安定性檢測方法》制備。于 15mm×15mm×15mm 的模具內成型，放入養(yǎng)護室養(yǎng)護。除特別標注外，實驗環(huán)境溫度均為 20°C。（2）打磨和拋光：試樣成型一天后取出，至于養(yǎng)護室標準養(yǎng)護。然后依據齡期不同取 1d、7d 和 28d 試樣根據 ASTM E3-2011《材料的努氏和維氏硬度標準試樣制備方法》對試樣進行打磨和拋光處理。將待測樣品放置于水平玻璃面板用 1200 目和 3000 目的 SiC 先后打磨，試樣打磨相對的兩個面，至表面光滑平整。對打磨完畢后的試樣進行進一步拋光處理，將試樣放在拋光機上用 5μm粒徑 Cr2O3進行拋光，用無水乙醇作為冷卻液。試樣均拋光兩個相對面。直至無可見劃痕，逆光觀察有金屬光澤為止。（3）清洗：經過打磨和拋光后的試樣用無水乙醇清洗 5min，，至表面干凈，再用純水沖洗。試樣制備的具體步驟及試驗流程見圖 2.2。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU528

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本文編號：2700365