一種測(cè)定硬化水泥漿基體結(jié)合水和自由水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于±木工程材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種硬化水泥漿基體內(nèi)部結(jié)合水和 自由水的測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥混凝±是指用水泥作膠凝材料，砂、石作集料，與水按一定比例配合，經(jīng)攬拌、 成型、養(yǎng)護(hù)而得的一種±木工程材料，是當(dāng)前社會(huì)用量最大、用途最廣的人造材料。根據(jù)我 國(guó)國(guó)±資源部發(fā)布的《2014年中國(guó)國(guó)±資源公報(bào)》顯示，我國(guó)2014年水泥年產(chǎn)量已達(dá)24. 8 億噸，其中商品混凝±更是達(dá)到15. 54億立方米，水泥和混凝±的年產(chǎn)量均居世界第一位。 因此，有必要掌握水泥混凝±內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的變化，保障其長(zhǎng)期健康服役。
[0003] 水泥混凝±的微結(jié)構(gòu)演變?nèi)Q于內(nèi)部硬化水泥漿基體，水泥的水化是水泥熟料與 水相互產(chǎn)生化學(xué)和物理作用的過程。硬化水泥漿體中的水可分為化學(xué)結(jié)合水和自由水兩大 類?；瘜W(xué)結(jié)合水W0H或中性水分子形式存在，通過化學(xué)鍵或氨鍵與其他元素連接。在相 同溫度、濕度養(yǎng)護(hù)條件下，硬化水泥漿體中的化學(xué)結(jié)合水量隨水化物增多而增多，隨水化程 度提局而增大。
[0004] 目前常見的化學(xué)結(jié)合水測(cè)量方法是升溫法，即通過直接升溫至105°C，先去除樣品 中的自由水，再灼燒至1050°C，然后在此溫度下將樣品燒至恒重，記錄樣品在105-1050°C 的質(zhì)量損失，也就是樣品的化學(xué)結(jié)合水含量。雖然該方法方便簡(jiǎn)易，但是該方法存在著重大 的缺陷。在70°C的低溫或真空狀態(tài)下部分水泥水化產(chǎn)物如C-S-H凝膠，AFt和AFm會(huì)發(fā)生部 分分解，釋放出部分結(jié)合水，導(dǎo)致所測(cè)的化學(xué)結(jié)合水含量偏低；并且由于灼燒過程中，CaO)3 發(fā)生熱分解釋放出0)2,會(huì)引起質(zhì)量變化，導(dǎo)致試驗(yàn)誤差。另外，由于常見的馬弗爐不能達(dá)到 1050°C，需要將脫去自由水的樣品，取少量的樣品研磨成粉末狀，再通過熱重分析儀分析測(cè) 量，分析得到的結(jié)果是對(duì)脫去自由水樣品進(jìn)行表征，而不是初始水化狀態(tài)下的樣品。

【發(fā)明內(nèi)容】
： 陽(yáng)0化]技術(shù)問題：本發(fā)明的目的在于克服上述不足，從而提供一種準(zhǔn)確測(cè)定硬化水泥漿 基體結(jié)合水和自由水的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] ：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種測(cè)定硬化水泥漿基體結(jié)合水 和自由水的方法，該方法包括W下步驟：
[0007] 步驟1:常溫條件下，將水化至試驗(yàn)規(guī)定齡期的硬化水泥漿基體切成薄片，放置異 丙醇溶液中密封，通過溶劑置換法，將基體內(nèi)的自由水置換出來；
[000引步驟2 :24小時(shí)之內(nèi)，更新一次異丙醇溶液，并保持浸泡至7天；
[0009] 步驟3 :將樣品取出，放置于真空干燥器2天，去除殘留于樣品內(nèi)的異丙醇液體；
[0010] 步驟4 :取上述處理過的樣品，磨成粉末狀，進(jìn)行熱重分析測(cè)試；
[0011] 步驟5 :按下式分別計(jì)算出硬化水泥漿基體內(nèi)的結(jié)合水和自由水的含量：
[0014]式中：
[0015] fs:硬化水泥漿基體的結(jié)合水百分量；
[0016]ff:硬化水泥漿基體的自由水百分量； 陽(yáng)017] W:初始狀態(tài)下，lOOg的水泥含有的水量；
[0018] Z:熱重分析測(cè)得的20-500°C范圍內(nèi)的質(zhì)量損失。
[0019] 優(yōu)選的，步驟4中，進(jìn)行熱重分析測(cè)試時(shí)，測(cè)試儀器選用熱重分析儀，取50mg的粉 末樣品置于相蝸內(nèi)，調(diào)節(jié)氮?dú)饬髁繛?0ml/min，升溫速率為10°C/min,加熱至950°C，分析 20-500°C范圍的質(zhì)量損失。
[0020] 有益效果：本發(fā)明利用硬化水泥漿基體內(nèi)，不同狀態(tài)水的去除方式不同，科學(xué)地推 導(dǎo)出水化狀態(tài)下水泥漿基體內(nèi)結(jié)合水和自由水含量的公式，該公式參數(shù)數(shù)量少，方便易得， 分析測(cè)得的結(jié)果可靠準(zhǔn)確，該方法不僅限于純的娃酸鹽水泥膠凝體系，對(duì)滲有其他礦物滲 和料的復(fù)合膠凝體系同樣適用。
【附圖說明】
[0021] 圖1是結(jié)合水和固體含量在干燥狀態(tài)下與水化狀態(tài)下之間的聯(lián)系；
[0022] 圖2是實(shí)施例樣品的熱重分析結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0024] 本發(fā)明提供的測(cè)定硬化水泥漿基體結(jié)合水和自由水的方法，該方法包括W下步 驟：
[0025] 步驟1 :常溫條件下，將水化至試驗(yàn)規(guī)定齡期的硬化水泥漿基體切成薄片，放置異 丙醇溶液中密封，通過溶劑置換法，將基體內(nèi)的自由水置換出來；
[0026] 步驟2 :24小時(shí)之內(nèi)，更新一次異丙醇溶液，并保持浸泡至7天；
[0027] 步驟3 :將樣品取出，放置于真空干燥器2天，去除殘留于樣品內(nèi)的異丙醇液體；
[0028] 步驟4:取上述處理過的樣品，磨成粉末狀，進(jìn)行熱重分析測(cè)試；
[0029] 步驟5:按下式分別計(jì)算出硬化水泥漿基體內(nèi)的結(jié)合水和自由水的含量：
[0032]式中：
[0033] fs:硬化水泥漿基體的結(jié)合水百分量；
[0034]ff:硬化水泥漿基體的自由水百分量； 陽(yáng)03引 W:初始狀態(tài)下，lOOg的水泥含有的水量；
[0036] Z:熱重分析測(cè)得的20-500°C范圍內(nèi)的質(zhì)量損失。
[0037] 步驟4中，進(jìn)行熱重分析測(cè)試時(shí)，測(cè)試儀器選用熱重分析儀，取50mg的粉末樣品置 于相蝸內(nèi)，調(diào)節(jié)氮?dú)饬髁繛?0ml/min，升溫速率為10°C/min,加熱至950°C，分析20-500°C 范圍的質(zhì)量損失。 陽(yáng)0測(cè)測(cè)定原理：
[0039] 結(jié)合圖1，可W推導(dǎo)出結(jié)合水和固體含量在干燥狀態(tài)下與水化狀態(tài)下之間的關(guān)系 式，如下：
[0044] 因此水化狀態(tài)下，結(jié)合水和自由水的百分含量計(jì)算式分別為：
[0047]式中：
[0048] fs:硬化水泥漿基體的結(jié)合水百分量； W例 ff:硬化水泥漿基體的自由水百分量；
[0050]W:初始狀態(tài)下，lOOg的水泥含有的水量； 陽(yáng)05UWs:水化狀態(tài)下，結(jié)合水的含量； 陽(yáng)05引 X:水化狀態(tài)下，水化產(chǎn)物的含量；
[0053] Y:水化狀態(tài)下，未水化水泥的含量；
[0054]Z:熱重分析測(cè)得的20-500°C范圍內(nèi)的質(zhì)量損失。
[0055] 下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于 此。
[0056] 實(shí)施例：
[0057] 取某硬化水泥漿基體切成厚度為3mm的薄片，該樣品初始狀態(tài)下含有54. 9g水泥， 12. 8g娃灰，32. 3g石灰石粉和13. 4g水，水化齡期為28d。將該薄片放置于異丙醇溶液密 封，24小時(shí)之內(nèi)更新一次溶液，7天后將樣品放置于真空干燥器內(nèi)2天。取少量樣品磨成粉 末狀，進(jìn)行熱重分析測(cè)試。
[0058] 熱重分析結(jié)果如圖2所示，圖中第一個(gè)吸熱峰（20-400°C)為水化娃酸巧C-S-H 凝膠、巧抓石AFt和AFm脫水反應(yīng)，第二個(gè)吸熱峰（400-50(rC)為氨氧化巧化(0H)2脫水分 解，第Ξ個(gè)吸熱峰巧00-800°C)為碳酸巧化C〇3脫碳反應(yīng)。其中第一個(gè)和第二個(gè)吸熱峰均 為水泥水化產(chǎn)物的失水吸熱反應(yīng)，該部分失去的水為化學(xué)結(jié)合水。第Ξ個(gè)放熱峰為原材料 石灰石粉分解的吸熱反應(yīng)，故不考慮此部分質(zhì)量損失。
[0059] 由圖中可分析得到，結(jié)合水質(zhì)量占干燥狀態(tài)下水泥漿基體質(zhì)量的8. 2%，因此水化 狀態(tài)下，結(jié)合水和自由水的含量分別為
[0062] 由于結(jié)合水質(zhì)量損失僅限于20-500°C，因此本發(fā)明結(jié)合水的測(cè)量方法不僅限于熱 重分析儀器，也可W用常規(guī)的馬弗爐升溫至500°C測(cè)量樣品質(zhì)量的損失。
[0063] 另外，利用本發(fā)明的測(cè)量原理，通過熱重分析的結(jié)果可W測(cè)量水化狀態(tài)下，水化產(chǎn) 物氨氧化巧或原材料石灰石粉的含量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種測(cè)定硬化水泥漿基體結(jié)合水和自由水的方法，其特征在于，該方法包括W下步 驟： 步驟1:常溫條件下，將水化至試驗(yàn)規(guī)定齡期的硬化水泥漿基體切成薄片，放置異丙醇 溶液中密封，通過溶劑置換法，將基體內(nèi)的自由水置換出來； 步驟2 :24小時(shí)之內(nèi)，更新一次異丙醇溶液，并保持浸泡至7天； 步驟3 :將樣品取出，放置于真空干燥器2天，去除殘留于樣品內(nèi)的異丙醇液體； 步驟4 :取上述處理過的樣品，磨成粉末狀，進(jìn)行熱重分析測(cè)試； 步驟5 :按下式分別計(jì)算出硬化水泥漿基體內(nèi)的結(jié)合水和自由水的含量：式中： 硬化水泥漿基體的結(jié)合水百分量；ff:硬化水泥漿基體的自由水百分量； W:初始狀態(tài)下，lOOg的水泥含有的水量； Z:熱重分析測(cè)得的20-500°C范圍內(nèi)的質(zhì)量損失。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定硬化水泥漿基體結(jié)合水和自由水的方法，其特征在于， 步驟4中，進(jìn)行熱重分析測(cè)試時(shí)，測(cè)試儀器選用熱重分析儀，取50mg的粉末樣品置于相蝸 內(nèi)，調(diào)節(jié)氮?dú)饬髁繛?0ml/min，升溫速率為10°C/min,加熱至950°C，分析20-500°C范圍的 質(zhì)量損失。
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種測(cè)定硬化水泥漿基體結(jié)合水和自由水的方法，涉及土木工程材料領(lǐng)域。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有方法對(duì)水泥漿基體結(jié)合水進(jìn)行測(cè)試時(shí)，存在的準(zhǔn)確性差等問題。本發(fā)明包括如下步驟：常溫下將固體樣品浸泡于異丙醇溶液置換出自由水，然后放置于真空干燥器去除異丙醇溶液；取樣品粉磨，進(jìn)行熱重分析；通過給出的分析步驟和計(jì)算公式快速得出硬化水泥漿基體內(nèi)部結(jié)合水和自由水的含量。本發(fā)明公式參數(shù)少且方便易得，測(cè)得結(jié)果可靠準(zhǔn)確。
【IPC分類】G01N5/04
【公開號(hào)】CN105403479
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510982618
【發(fā)明人】黃偉, 孫偉, 郭麗萍
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日