干性水泥砂浆的使用方法（水灰比对固定水泥用量水泥砂浆耐久性和孔隙率的影响）

在施工现场，为了提高混凝土的易加工性，经常在混凝土浇筑中加入水。额外的混合水可以帮助简化混合和工作性，但会增加孔隙度，导致耐久性和结构性能的退化。本文以0.45 W/C(水灰比)的水泥砂浆为对照材料，以0.45 ~ 0.60 W/C的附加水对其耐久性性能进行了评价。进行了强度、氯离子扩散、空气渗透、饱和和水分扩散等耐久性试验，并在改变孔隙率的情况下进行了分析。考虑了孔隙大小分布、总孔隙率和附加含水率，评估了耐久性性能的变化比例和模式。

混凝土作为一种多孔材料，具有透气性和透水性，这不仅对其强度有很大影响，而且对其耐久性也有很大影响。氯离子和二氧化碳等能引起钢材腐蚀的变质剂通常通过孔隙或其连接性侵入混凝土[1-3]。许多耐久性技术和模型都基于孔隙率来解释渗透扩散机理[1-4]。在早龄期混凝土中，与水泥颗粒和水发生化学反应生成含有C-S-H和Ca(OH)2的水合物，在此过程中产生的各种孔隙分布的孔隙率可能是水和气为主要因素。养护条件、配合比类型和矿物掺合料对相关孔隙率的影响已进行了许多研究;然而，他们对孔隙率进行了定性评价，却没有对孔隙率与耐久性之间的关系给出可靠的解释。

强度和相关孔隙率的研究已经进行了很长时间。在考虑孔隙度变化的变质分析中，对氯离子扩散机理[1,12,13]和碳酸化行为[2,4,14,15]进行了大量研究。研究了孔隙度变化及其与空气/水渗透性的关系[16-19]。

这些研究是针对具有合适的水灰比和空气含量的普通混凝土进行的。掺水混凝土在强度和耐久性方面表现出骨料离析和性能退化。在单位水泥掺量相同的混凝土中，单位含水量越大，水化活性越大。但水泥浆体的水化反应耗水量增大，孔隙增多，即使在相同水化产物量下，水泥浆体的强度和抗劣化能力也会降低。孔隙度在质量输送中起着重要作用，也被认为是耐久性指标[20]。尽管气孔率相同，但由于矿物掺合料增强了混凝土的粘结能力，导致其氯离子扩散系数不同[17,211]。对于碳酸作用，由于CaCO3的形成，孔隙度随碳酸作用过程而改变[14,15,2223]。然而，在相同的养护条件和环境条件下，普通硅酸盐水泥混凝土的耐久性特性可以定量地评价，并与孔隙率有关。采用压汞法对水泥砂浆的孔隙度进行了试验研究，并对试验结果进行了分析。对龄期相同(9天)的OPC砂浆样品进行耐久性测试。进行了各种耐久性测试，包括强度、氯离子扩散、空气/水渗透性、饱和度和水分扩散。本文介绍了掺水对混凝土耐久性和孔隙率的影响，并给出了孔隙率变化与耐久性变化的定量关系。

耐久性试验和孔隙度试验结果Results3.1.1耐久性测试。抗压强度和孔隙度水泥砂浆中含水量越大，孔隙分布越粗。试验结果表明，在91天龄期，随着w/c比的增加(增加水分)，混凝土强度显著增加，总孔隙率显著降低。孔径分布(PSD)和孔隙度如图2所示。图3显示了3个样品的强度和孔隙率随WIC比值平均值的变化，分别用于评价孔隙率和强度，

(a) PDS (91 days)

(b) Cumulative porosity (91 days)

图4

随着w/c比(加水量)从0.45增加到0.60，孔隙率增加到150%，抗压强度降低到75.6%。尽管它们有相同的水泥量。增加33%的水会使性能发生相当大的变化。氯离子扩散系数和孔隙氯离子扩散系数取决于孔隙结构，因为孔隙既是容纳氯离子的空间，又是离子扩散的途径[29,38]。氯离子扩散系数随着W/C比的增大而明显增大，如图4所示。

随着w/c比的增大，氯离子扩散系数呈线性增大，达到157%3.1.3。水分蒸发和孔隙率水分损失，在几个小时内观察不到明显差异，但延长到10天的干燥期可以观察到。孔隙率高的试样可以有更大的保水空间，使每个试样的失水量随干燥过程的不同而不同。这与前人研究[24]的结果一致。在(3)的饱和度中，没有明显的差异，因为失水较大的砂浆也有较大的自由水量。含水率和饱和度如图5所示，并与测量的孔隙率如图6所示

图5-（a)失水

图5-（b)饱和

图6

干燥10天后，失水量增加到7.65 g (w/c 0.45)、9.01 g (w/c 0.50)、9.88 g (w/o 0.55)、10.57 g (w/c 0.60)，与孔隙度测量结果一致。渗透性与孔隙率砂浆中孔隙较大，空气渗透速度较快，实测孔隙率下的透气性结果如图7所示。

图7

当W/C从0.45变化到0.60时，透气性增加到192%，超过W/C 0.50时，透气性增加相对较小。水合物产物大的混凝土孔隙结构致密。水分扩散系数随水/碳比的增大而增大，因为w/c比越大，孔隙率越高，吸水率越高。吸附率、表面浓度和水分扩散系数的结果见表5，结合孔隙率测量结果见图8。

图8

随着W/C比增加到0.60，表面含水率线性增加到132%。吸附率和水分扩散系数呈二次增长，分别为259%和266%。孔隙率和耐久性。孔径分布变化分析在图2中，测量了总孔隙度和PSD。为了分析孔隙大小的变化，对5组孔径下的孔隙体积进行了评价。据报道，与质量输运密切相关的毛细管孔隙的大小为10-8-10-4 m [391, MIP范围的结果可以覆盖这个范围。图9显示了5个指定组的孔隙体积。

图9-a

图9-b

图9-c

图9-d

图9-e

在每5个划分区域中，测量到的孔隙率平均为一个值，并与WIC比值进行比较。通过这种方法，可以很容易地评价不同w/c比下孔隙度的变化。图10(a)为不同W/C比下的孔隙度平均值变化，图10(b)为W/C为0.45时的归一化结果对比

从图10中可以看出，随着W/IC比的增加，5个不同孔径范围的平均孔隙率发生了有趣的变化。在两组孔隙半径(0.01 pm以下和0.01-0.1 pm以下)中，W/C比值越高，孔隙半径的增大率越高。较细的孔隙容易被水泥颗粒充填，因此前两组孔隙度变化的梯度较高。表6列出了图10(b)所示的回归分析结果及其决定系数。第一组标准化孔隙变化梯度(-0.01 m)为4.3682，行列式系数为0.7246。第二组(0.01-0.1 um)有2.3352，行列式系数为0.9839

图10-a

图10-b

孔隙率与耐久性的关系由于孔隙率与w/c比的关系可能是实际的，但没有考虑物理特性，因此对孔隙率与耐久性特性进行了分析。以W/C 0.45为例对MIP总孔隙度进行归一化，并与归一化耐久性试验结果进行比较。结果如图11所示，回归分析的结果如表7所示

通过各种试验，评价了混凝土的耐久性能与孔隙率呈线性关系，即水灰比(含水量)、抗压强度。氯离子扩散系数。孔隙率的平方根与失水率和透气性存在非线性关系。吸附率和水分扩散系数与孔隙率的平方有关。除饱和度外，耐久性性能与孔隙率变化有关，决定系数高。本文研究了水泥掺量不变时砂浆孔隙度与耐久性的定量规律及其关系。在施工现场或不可避免的情况下，经常在固定配合条件下加水进行临时易浇注混凝土:但随着孔隙率的增加，水泥砂浆的耐久性性能显著下降。

图11-a

图11-b

结论

对固定水泥掺量和附加含水率的OPC砂浆进行了各种耐久性试验，推导了其耐久性规律及其与孔隙率的关系。结论WIC比率对耐久性的影响和孔隙度与常量水泥砂浆水泥数量如下：

(1)水泥砂浆与常数0.45 W / C比值和空气量5.2%准备及其耐久性性能定量调查与添加混合水0.60 W / C比。随着W/C比的增加，孔隙率比对照组(W/C 0.45)增加了150%。与孔隙度与孔隙度增加,有趣的模式进行评估,这是线性关系(W / C比值、抗压强度和氯离子扩散系数),根孔隙度(水损失和空气渗透率),和广场的孔隙度(吸水性和水分扩散系数)与高行列式系数超过0.9。

(2)随着水含量从0.45到0.60 W / C(增加133%),评估,增加在失水率139%,孔隙率150%，氯离子扩散系数157%，透气性192%，吸湿率259%，湿扩散系数266%。在抗压强度方面，对照组为75.6% (W/C 0.45)。本文定量地介绍了水泥砂浆中掺水量的增加对其耐久性性能的影响程度和变化规律。

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