于星星，薛善彬，張 鵬，郭 旗

(青島理工大學(xué)土木工程學(xué)院，青島 266520)

0 引 言

隨著我國對海洋資源的不斷開發(fā)，海島開發(fā)建設(shè)的重要性逐漸突出?？紤]到運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)與時間成本，使用島礁鄰近區(qū)域的海水、海砂替代淡水、河砂作為海島上工程項目的原材料具有很大的現(xiàn)實意義。海水、海砂替代淡水、河砂對水泥基材料力學(xué)性能和耐久性的影響是多方面的。研究發(fā)現(xiàn)，海水、海砂中的鹽含量豐富，引入水泥基材料中可以加速水泥基材料的水化進(jìn)程，提高材料的早期抗壓強(qiáng)度。此外，海砂的物理性質(zhì)對海水海砂水泥基材料的強(qiáng)度發(fā)展有不利影響，而海水中豐富的鹽含量可顯著促進(jìn)水泥基材料水化，彌補(bǔ)海砂對水泥基材料的副作用，28 d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后海水海砂水泥基材料與普通水泥基材料的強(qiáng)度差值不明顯[1-4]。Qu等[4]通過掃描電子顯微鏡觀測研究了海水海砂砂漿(seawater sea sand mortar， SSM)經(jīng)過28 d養(yǎng)護(hù)后的微觀形態(tài)，發(fā)現(xiàn)海水和海砂中的氯離子與水泥水化產(chǎn)物水化鋁酸鈣反應(yīng)形成三氯鋁酸鈣(也稱作Friedel鹽)，加速水化反應(yīng)，使砂漿的微觀結(jié)構(gòu)更為致密。賈亞茹[5]通過壓汞法分析了SSM的孔徑分布變化，研究發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)護(hù)28 d后，與普通砂漿相比，SSM的孔隙率下降19.4%，同時試塊的抗壓強(qiáng)度略高。

大多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)在使用中經(jīng)歷干濕循環(huán)，往往處于非飽和狀態(tài)，如受潮帶或鹽霧影響的部分海洋和沿海結(jié)構(gòu)。在這樣的環(huán)境中，水的浸入速率和溶解的侵蝕性物質(zhì)在部分飽和混凝土中的傳輸很大程度上是由毛細(xì)吸水控制的[6]。因此，毛細(xì)吸力驅(qū)動是影響許多混凝土結(jié)構(gòu)長期耐久性的主要輸運(yùn)過程。而混凝土中液態(tài)水的傳輸與孔隙率及孔徑分布等微觀結(jié)構(gòu)特征密切相關(guān)[7-8]。水泥基材料耐久性受水分傳輸過程的影響，并進(jìn)一步受到微觀結(jié)構(gòu)的控制。He等[9]通過稱重法研究了混凝土微觀結(jié)構(gòu)與混凝土力學(xué)性能、吸水特性的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)混凝土的抗壓強(qiáng)度、動彈性模量與孔隙率有較好的線性關(guān)系，混凝土的吸水率與小孔含量呈較好的線性關(guān)系。低場核磁共振(low field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)技術(shù)作為獲取試件內(nèi)部孔徑分布的無損檢測工具，在水泥基材料微觀結(jié)構(gòu)研究中發(fā)揮了重要作用[10-11]。Zhao等[12]采用LF-NMR測量砂漿的孔徑分布和孔隙率，發(fā)現(xiàn)毛細(xì)吸水系數(shù)與水泥基材料的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，且毛細(xì)吸水系數(shù)隨水灰比的增加而增加。水泥基材料吸水性能受到其微觀結(jié)構(gòu)特征的控制，而材料性質(zhì)、組分、配合比和齡期等對其微觀結(jié)構(gòu)有重要影響。此外，水溫等傳輸介質(zhì)的性質(zhì)也會影響水分傳輸過程，針對上述因素影響下的SSM吸水性能的變化規(guī)律還值得進(jìn)一步研究。

本文對不同齡期、水灰比的SSM試塊進(jìn)行了抗壓、抗折強(qiáng)度試驗，通過稱重法研究了水灰比、齡期及水溫對SSM毛細(xì)吸水性能的影響，借助LF-NMR從微觀角度討論了SSM毛細(xì)吸水性能的影響機(jī)理；基于毛細(xì)管模型和估算的迂曲度、毛細(xì)吸水系數(shù)對代表性毛細(xì)管直徑進(jìn)行計算，并與基于低場核磁橫向弛豫時間估算的砂漿孔隙直徑進(jìn)行了對比分析。

1 實 驗

1.1 原材料及試件制備

原材料：山東山水水泥有限公司生產(chǎn)的P·O 42.5普通硅酸鹽水泥；渤海灣產(chǎn)的海砂，將海砂晾干后，過4.75 mm的篩網(wǎng)(篩除大粒徑和形狀不規(guī)則的貝殼，最大程度降低大粒徑及形狀不規(guī)則貝殼對SSM強(qiáng)度及耐久性的影響)，根據(jù)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(JGT 52—2006)，用硝酸銀滴定法測得海砂中氯離子含量為海砂質(zhì)量的0.013 49%；海水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的氯化鈉溶液(蒸餾水配制)；聚羧酸高效減水劑。

SSM配合比如表1所示。根據(jù)表1，首先將水泥和海砂倒入砂漿攪拌鍋中干拌2 min，再稱量所需要的減水劑和海水。將減水劑加入海水中攪拌均勻，隨后將其倒入已經(jīng)干拌好的水泥和砂子中攪拌2 min，攪拌停止后，取出一部分砂漿測定流動度。將剩余的拌合物倒入模具中振搗，之后用保鮮膜覆蓋試件表面，避免砂漿中的水分流失。澆筑成型24 h后拆模，并將制作的試件放置在海水中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，溫度為(20±2) ℃，相對濕度≥95%。當(dāng)齡期依次達(dá)到3 d、7 d、28 d時，選取尺寸為40 mm×40 mm×160 mm的長方體試塊的一部分進(jìn)行力學(xué)試驗，一部分用鉆芯機(jī)鉆取φ17.5 mm×38 mm的圓柱體試件，先進(jìn)行LF-NMR試驗，后放入45 ℃烘箱烘至恒重再進(jìn)行毛細(xì)吸水試驗。水灰比為0.4和0.6的SSM試塊養(yǎng)護(hù)3 d、7 d、28 d齡期時分別編號為SSM4-3 d、SSM4-7 d、SSM4-28 d和SSM6-3 d、SSM6-7 d、SSM6-28 d。

表1 SSM配合比Table 1 Mix proportion of SSM

1.2 試驗方法

1.2.1 抗壓、抗折強(qiáng)度試驗

按照《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗方法(ISO)法》(GB/T 17161—1999)對不同水灰比、齡期下的SSM試塊進(jìn)行抗壓、抗折強(qiáng)度測試，按照《水泥膠砂流動度測定方法》(GB/T 2419—2005)測試SSM的流動度。

1.2.2 毛細(xì)吸水試驗

利用稱重法測試齡期為3 d、7 d、28 d的SSM試件毛細(xì)吸水性能，并研究水溫(20 ℃、40 ℃)對SSM試件毛細(xì)吸水規(guī)律的影響。試驗開始前將尺寸為φ17.5 mm×38 mm的圓柱體試件置于45 ℃烘箱中干燥至恒重，后用鋁箔膠帶密封試件四周。在吸水過程中，保持液面高度高出試件底面約3～5 mm，間隔一定時間測量試件吸水質(zhì)量。采用毛細(xì)吸水系數(shù)評價水分在砂漿試件中的傳輸速率，在不考慮重力影響的情況下，吸水初期水泥基材料單位面積累計毛細(xì)吸水量與時間平方根呈線性關(guān)系，如式(1)所示[13]。

(1)

式中：ΔW表示試件單位面積累計毛細(xì)吸水量，g/cm2；A表示毛細(xì)吸水系數(shù)，g/(cm2·min0.5)；t表示吸水時間，min。

1.2.3 LF-NRM試驗

采用北京拉莫爾科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的低場核磁共振儀器對養(yǎng)護(hù)3 d、7 d、28 d的SSM試件的橫向弛豫時間(T2譜)進(jìn)行測試。在測試前將試樣放入真空飽水儀中飽水2 h，利用飽水試件進(jìn)行LF-NMR測試，測試參數(shù)如表2所示。

表2 LF-NMR測試參數(shù)Table 2 Testing parameters of LF-NMR

2 結(jié)果與討論

2.1 力學(xué)性能變化規(guī)律及其與孔隙率的聯(lián)系

2.1.1 力學(xué)性能變化規(guī)律

圖1是兩種水灰比下SSM試塊養(yǎng)護(hù)3 d、7 d、28 d時的抗壓、抗折強(qiáng)度變化圖。由圖1可知，SSM4、SSM6試塊養(yǎng)護(hù)3 d時的抗壓強(qiáng)度分別為養(yǎng)護(hù)28 d時的56.2%、62.0%，SSM4、SSM6試塊養(yǎng)護(hù)3 d時的抗折強(qiáng)度分別為養(yǎng)護(hù)28 d時的70.3%、63.2%，即SSM前3天強(qiáng)度發(fā)展較快。這是由于SSM中較高的含鹽量可加速水泥水化[4]。同一水灰比下SSM試塊的抗壓、抗折強(qiáng)度隨齡期的增大而增大，實質(zhì)為試件內(nèi)部水化反應(yīng)更加完善，增加了結(jié)構(gòu)密實度。同一齡期下SSM試塊的強(qiáng)度隨水灰比的減小而增大，SSM4試塊養(yǎng)護(hù)3 d、7 d、28 d時抗壓強(qiáng)度分別為SSM6試塊的1.14倍、1.15倍、1.12倍，SSM4試塊養(yǎng)護(hù)3 d、7 d、28 d時抗折強(qiáng)度分別為SSM6試塊的1.25倍、1.13倍、1.26倍。這說明水灰比越低，結(jié)構(gòu)越致密，強(qiáng)度越高。

圖1 SSM抗壓、抗折強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期的變化Fig.1 Variation of compressive and flexural strength of SSM with curing age

2.1.2 孔隙率及其對力學(xué)性能的影響

孔隙率(φ)表示單位體積砂漿試塊內(nèi)所含孔隙體積的占比，選擇養(yǎng)護(hù)至指定齡期真空飽水2 h時后試塊的孔隙率情況，結(jié)果如表3所示。由表3可知，同一水灰比下，隨著養(yǎng)護(hù)齡期增大SSM試塊孔隙率均減小。當(dāng)齡期由3 d增長到7 d時SSM4、SSM6試塊孔隙率均降低不顯著，當(dāng)齡期由7 d增長到28 d時SSM4、SSM6試塊孔隙率均顯著降低，且SSM6試塊28 d孔隙率與7 d孔隙率相比減少7.4%，小于SSM4試塊孔隙率相應(yīng)的降低幅度(11.8%)。同一齡期下隨著水灰比增大，孔隙率增大，SSM6試塊孔隙率約為SSM4試塊的1.3倍，即水灰比越低，試塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)越致密。

表3 SSM孔隙率Table 3 Porosity of SSM

水泥砂漿孔隙結(jié)構(gòu)的演化與抗壓強(qiáng)度之間聯(lián)系密切[14]。圖2為隨著養(yǎng)護(hù)齡期增長SSM抗壓、抗折強(qiáng)度與孔隙率的關(guān)系。橫向觀察圖2發(fā)現(xiàn)，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增大SSM4、SSM6試塊孔隙率均逐漸減小，相應(yīng)的試塊抗壓、抗折強(qiáng)度均逐漸增大，即隨著水泥水化的進(jìn)行，試塊內(nèi)孔含量減少，結(jié)構(gòu)更加致密，強(qiáng)度提高?？v向觀察圖2發(fā)現(xiàn)，孔隙率高，相應(yīng)抗壓、抗折強(qiáng)度低，孔隙率低，相應(yīng)抗壓、抗折強(qiáng)度高，即SSM孔隙率與抗壓、抗折強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)。

圖2 隨著養(yǎng)護(hù)齡期增長SSM抗壓、抗折強(qiáng)度與孔隙率的關(guān)系Fig.2 Relationship between compressive， flexural strength and porosity of SSM with increase of curing age

2.2 毛細(xì)吸水規(guī)律

2.2.1 不同齡期、水灰比的SSM毛細(xì)吸水規(guī)律

不同齡期、水灰比下SSM毛細(xì)吸水?dāng)?shù)據(jù)如圖3所示。在吸水初期，試件單位面積累計吸水量與時間平方根呈線性關(guān)系。隨著吸水時間的增加，吸水曲線逐漸趨于平緩。這是由于砂漿試件底部水分不斷侵入使得砂漿內(nèi)部逐漸趨于飽和，進(jìn)而使毛細(xì)吸附力減小，水分在砂漿中的吸水速率降低[15]。利用式(1)對前10小時吸水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合得到試件毛細(xì)吸水系數(shù)。觀察圖3可知前10小時擬合數(shù)據(jù)為不過原點(diǎn)的直線，這是由水泥基材料進(jìn)一步發(fā)生水化反應(yīng)及試件表面與水接觸的孔隙被快速填充引起的[16]。

一般情況下，混凝土的毛細(xì)吸水系數(shù)低，抗?jié)B透性好[17]。由圖3可知，不同齡期下水灰比為0.4的SSM毛細(xì)吸水系數(shù)范圍為0.004～0.006 g/(cm2·min0.5)，不同齡期下水灰比為0.6的SSM毛細(xì)吸水系數(shù)范圍為0.013～0.015 g/(cm2·min0.5)，遠(yuǎn)大于水灰比為0.4的SSM毛細(xì)吸水系數(shù)，說明水灰比越低，SSM毛細(xì)吸水系數(shù)越低，抗毛細(xì)入滲性能越好。對比同一水灰比下SSM的毛細(xì)吸水系數(shù)發(fā)現(xiàn)，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增大，毛細(xì)吸水系數(shù)降低，說明結(jié)構(gòu)內(nèi)部越致密。

圖3 齡期及水灰比對SSM毛細(xì)吸水的影響Fig.3 Influences of curing age and water-cement ratio oncapillary water absorption of SSM

目前對吸水的研究多集中在早期吸水過程，研究發(fā)現(xiàn)長期吸水過程中單位面積累計毛細(xì)吸水量會與t0.5偏離線性關(guān)系。對于大部分的海砂混凝土，長期單位面積累計毛細(xì)吸水量與t0.25之間具有良好的線性關(guān)系[18]。故本文進(jìn)一步對長期毛細(xì)吸水?dāng)?shù)據(jù)與t0.25進(jìn)行擬合，如圖4所示，發(fā)現(xiàn)不同水灰比、齡期下的SSM試件吸水至平衡時的單位面積累計毛細(xì)吸水量與t0.25呈顯著線性關(guān)系，且其相關(guān)系數(shù)R2為0.967～0.992。

圖4 SSM單位面積累計毛細(xì)吸水量與t0.25的關(guān)系Fig.4 Relationship between ΔW and t0.25 of SSM

2.2.2 水溫對SSM毛細(xì)吸水規(guī)律的影響

為模擬不同水溫環(huán)境，選擇20 ℃、40 ℃兩種水溫,采用水灰比為0.4、養(yǎng)護(hù)28 d的SSM試件進(jìn)行毛細(xì)吸水試驗，利用式(1)對前10小時吸水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，如圖5所示。由圖5可知，SSM4-28 d試件在20 ℃、40 ℃水溫時毛細(xì)吸水系數(shù)分別為0.009 g/(cm2·min0.5)、0.010 g/(cm2·min0.5)，在40 ℃水溫時毛細(xì)吸水系數(shù)為20 ℃水溫時毛細(xì)吸水系數(shù)的1.1倍。這說明同一試件的毛細(xì)吸水系數(shù)隨水溫的升高而增大，在實際應(yīng)用中應(yīng)注意控制外界水溫對抗?jié)B性的影響。

圖5 水溫對SSM毛細(xì)吸水的影響Fig.5 Influence of water temperature on capillary water absorption of SSM

對吸水至平衡時的單位面積累計毛細(xì)吸水量與t0.25進(jìn)行擬合，如圖6所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同水溫下SSM試件單位面積累計毛細(xì)吸水量與t0.25呈顯著線性關(guān)系，且水溫升高，斜率增大，即毛細(xì)吸水性能提高。

圖6 不同水溫下SSM單位面積累計毛細(xì)吸水量與t0.25的關(guān)系Fig.6 Relationship between ΔW and t0.25 of SSM under different water temperatures

2.3 微觀結(jié)構(gòu)特征分析

2.3.1 水灰比對SSM孔徑分布的影響

不同水灰比下SSM的T2譜曲線對比圖如圖7所示。由于低場核磁得到的弛豫信號量與可移動水分子質(zhì)量呈正相關(guān)，因此通過弛豫信號量可以反映試件內(nèi)部水分含量，而且間接表征了孔徑的分布情況。如圖7所示，相同齡期下水灰比為0.6的SSM累計信號量均高于水灰比為0.4的SSM，與表3中計算結(jié)果一致，這說明水灰比越高，試塊孔隙率越高。且同一齡期下隨著水灰比的增大，峰值T2向右側(cè)移動，即峰值T2增大，這說明SSM試塊的毛細(xì)孔孔徑變大。

圖7 不同水灰比下SSM的T2譜曲線對比圖Fig.7 Contrast diagram of T2 spectrum curves of SSM under different water-cement ratios

2.3.2 齡期對SSM孔徑分布的影響

不同齡期下SSM的T2譜曲線對比圖如圖8所示。觀察圖8發(fā)現(xiàn)T2譜有三個主峰，根據(jù)T2譜分布特征，將T2<10 ms，即孔隙直徑<108 nm的部分劃分為小孔，主要為水泥水化過程中形成的毛細(xì)孔；將T2>10 ms，即孔隙直徑>108 nm的部分劃分為大孔，由界面過渡區(qū)中分布的孔隙、試件制備過程中形成的氣孔和砂漿養(yǎng)護(hù)過程中干縮開裂產(chǎn)生的裂紋所組成。

圖8表明，3 d、7 d的孔隙率變化不明顯，28 d的孔隙率明顯降低,且隨著齡期的增大，SSM4和SSM6試件的T2譜主峰變窄，峰值T2下降。這說明隨著水化的進(jìn)行，水化產(chǎn)物逐漸生成，填充細(xì)化毛細(xì)孔和大孔[19-20]。隨著水化的進(jìn)行，峰值逐漸減小，且水灰比越大峰值降低越明顯[20]。圖8(a)中，SSM4試件3 d、7 d時峰值T2相差較大，而圖8(b)中，SSM6試件3 d、7 d時峰值T2相差不大，即SSM6試件3 d、7 d小孔含量差別不大。這是由于較高水灰比的SSM6試件3 d時水化反應(yīng)較強(qiáng)，毛細(xì)孔進(jìn)一步細(xì)化為凝膠孔等尺寸更小的孔隙，這是當(dāng)前所用核磁設(shè)備無法測試到的，造成所測小孔含量偏低，SSM6試件3 d、7 d峰值相差不大。

圖8 不同齡期下SSM的T2譜曲線對比圖Fig.8 Contrast diagrams of T2 spectrum curves of SSM at different ages

2.3.3 基于低場核磁的SSM孔徑分析

基于快速交換理論[21]，低場核磁測出的不同孔徑對應(yīng)不同的弛豫時間。因此，峰值孔隙直徑dp與橫向弛豫時間T2的關(guān)系如式(2)所示。

dp=2ρ2FsT2

(2)

式中：Fs為孔隙形狀因子(無量綱)，隨孔隙模型的不同而不同。若孔隙為球形，F(xiàn)s=3；若孔隙為柱狀，F(xiàn)s=2。針對水泥基材料試塊復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)，其孔隙形狀因子應(yīng)該在2～3。表面弛豫率ρ2(nm/ms)取決于表面液體的分子層厚度和其對應(yīng)的橫向弛豫時間。

對于低頻率核磁共振分析儀，ρ2取1.8 nm/ms左右[22-24]。觀察圖8可知，各SSM試塊峰值孔徑所對應(yīng)T2區(qū)間為0.3～0.5 ms，基于橫向弛豫時間曲線峰值處對應(yīng)的T2值對SSM的毛細(xì)孔直徑進(jìn)行估算，范圍為2.2～5.4 nm。

2.4 毛細(xì)吸水性能與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性分析

2.4.1 孔隙占比對SSM毛細(xì)吸水性能的影響

根據(jù)圖8計算SSM4和SSM6中小孔占比(小孔的累計信號量與總的累計信號量的比值)，再乘以相對應(yīng)SSM孔隙率，得出小孔含量。由于砂漿毛細(xì)吸水主要發(fā)生在內(nèi)部毛細(xì)孔中，而弛豫信號量又與水分含量直接相關(guān)，間接反映了毛細(xì)孔的含量。因此，結(jié)合圖3中相應(yīng)的毛細(xì)吸水系數(shù)，可以建立隨著養(yǎng)護(hù)齡期增長SSM小孔含量與毛細(xì)吸水系數(shù)的關(guān)系，如圖9所示。

圖9 隨著養(yǎng)護(hù)齡期增長SSM小孔含量與毛細(xì)吸水系數(shù)的關(guān)系Fig.9 Relationship between small pore content and capillary water absorption coefficient of SSM with increase of curing age

由圖9可知，對于SSM4試件，隨著養(yǎng)護(hù)齡期增加，小孔含量逐漸減少，相應(yīng)毛細(xì)吸水系數(shù)降低，說明SSM毛細(xì)吸水能力主要由砂漿中的小孔含量決定。對于SSM6試件，7 d、28 d齡期下，隨齡期增長，小孔含量逐漸減少，而3 d齡期時小孔含量僅比7 d時小孔含量低0.6%，可忽略不計。與圖8(b)中SSM6試件3 d、7 d時峰值T2相差不大原因相同，均是由設(shè)備局限性造成的。同樣可以說明SSM毛細(xì)吸水能力主要由砂漿中的小孔含量決定。

進(jìn)一步對0.4、0.6水灰比，養(yǎng)護(hù)3 d、7 d、28 d的SSM試件的毛細(xì)吸水系數(shù)和小孔含量的關(guān)系進(jìn)行線性擬合，如圖10所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)相關(guān)系數(shù)R2為0.960，說明毛細(xì)吸水系數(shù)與小孔含量有顯著線性關(guān)系。

圖10 SSM毛細(xì)吸水系數(shù)與小孔含量的關(guān)系Fig.10 Relationship between capillary water absorption coefficient and small pore content of SSM

2.4.2 基于毛細(xì)管模型的SSM毛細(xì)吸水性能分析

將多孔介質(zhì)孔隙簡化為平行毛細(xì)管束，考慮液體性質(zhì)、濕潤性、孔隙結(jié)構(gòu)及迂曲度的影響，得到多孔介質(zhì)的毛細(xì)吸水系數(shù)公式，如式(3)[25-29]所示。

(3)

式中：φL表示連通性較好的毛細(xì)孔的孔隙率(簡稱毛細(xì)孔隙率)，毛細(xì)孔能夠在一維吸水中有效傳輸水分，對試塊毛細(xì)吸水起主導(dǎo)作用，通過養(yǎng)護(hù)至各齡期的試塊吸水至飽和時的拐點(diǎn)計算，結(jié)果見表4；ρ表示水的密度，1 g/cm3；d表示毛細(xì)管直徑，nm；γ表示界面張力，72.75×10-6N/mm；θ表示接觸角，cosθ=1；η表示液體的黏度系數(shù)，1.671 7×10-11N·min/mm2；τ表示迂曲度，采用迂曲度和孔隙率之間的經(jīng)驗相關(guān)性公式(見式(4))[29]得到。

τ=1-0.6 lnφ

(4)

將毛細(xì)孔隙率(φL)代入式(4)算得迂曲度(τ)，如表4所示，并與Song等[30]利用三維聚焦離子束/掃描電子顯微鏡技術(shù)獲取的水泥基材料三維微觀結(jié)構(gòu)圖像計算得到的迂曲度較為接近。將迂曲度(τ)的值和實測毛細(xì)吸水系數(shù)(A)的值代入式(3)計算出毛細(xì)管直徑(d)，如表4所示。與基于低場核磁橫向弛豫時間估算的毛細(xì)孔直徑范圍(2.2～5.4 nm)較為接近。

表4 試驗值與模型結(jié)果Table 4 Values of test and model results

3 結(jié) 論

(1)由于SSM中較高的鹽含量加速了水泥水化，SSM前3天強(qiáng)度發(fā)展較快。SSM4、SSM6養(yǎng)護(hù)3 d時的抗壓強(qiáng)度分別為養(yǎng)護(hù)28 d時的56.2%、62.0%，SSM4、SSM6養(yǎng)護(hù)3 d時的抗折強(qiáng)度分別為養(yǎng)護(hù)28 d時的70.3%、63.2%。且SSM4抗壓、抗折強(qiáng)度均高于SSM6，即水灰比越低，內(nèi)部結(jié)構(gòu)越致密，強(qiáng)度越高。

(2)隨著齡期增長，SSM的T2譜主峰變窄，峰值T2也隨之下降，孔含量逐漸減小。說明隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，毛細(xì)孔和大孔被逐漸生成的膠凝產(chǎn)物細(xì)化填充，內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得致密化。相應(yīng)的SSM抗壓、抗折強(qiáng)度逐漸增大，毛細(xì)吸水系數(shù)逐漸降低。

(3)相同齡期的SSM水灰比越低，毛細(xì)吸水系數(shù)越小；相同水灰比的SSM隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增大，毛細(xì)吸水系數(shù)降低；水溫升高，SSM的毛細(xì)吸水系數(shù)顯著增大；長期一維吸水過程中，SSM單位面積累計毛細(xì)吸水量與t0.25呈線性關(guān)系，斜率越大，毛細(xì)吸水性能越高。

(4)SSM的抗壓、抗折強(qiáng)度與孔隙率呈負(fù)相關(guān)，SSM的毛細(xì)吸水系數(shù)與毛細(xì)孔含量呈正相關(guān)?；诿?xì)管模型和估算的迂曲度、毛細(xì)吸水系數(shù)對代表性毛細(xì)管直徑進(jìn)行計算，并與借助低場核磁共振技術(shù)得到的T2譜峰值估算的孔隙直徑進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，二者大小較為接近。