硬化水泥浆体红外光谱和显微结构的分析

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1、硬化水泥浆体红外光谱和显微结构的分析摘要硬化水泥产生相变是由于其暴露于外界从而受到动态负载和静电动态负荷作用。我们以20年的住宅楼作为研究样本，采用扫描电子显微镜分析和红外频谱技术对硬化水泥浆体在不同负荷下的成键特征和微观结构进行研究。扫描电镜照片表明，微观结构有一个具体的形态差异。红外光谱的分析，为我们了解初期和后期的相变特征提供了信息。这促成了水合物石灰反应及硬化水泥浆体相互之间建立微观模型。随着我们对水泥浆体（HCP）硬化的了解和认知逐渐增多，水泥浆体的硬化被广泛以图解的形式被接受，再加上先进设备和软件的一起分析帮助，更多的HCP微观结构的准确模型得

2、到发展。然而，大多数的这些实验结果只是获得了实验室规模的测试，并没有多少进行了实际的应用。在香港大学教育资助委员会的支持下，结构动力学研究中心香港城市大学已开始这项研究。几年前，研究旨在了解该HCP组织在台风影响下的演变及相变。通过红外（IR）的频谱分析对HCP的初期和后期进行了研究。这是值得研究的。因为成键特征的改变可能有助于HCP的机械性能的变化，进而影响混凝土结构的剩余使用寿命。本文介绍了采用扫描电镜法（SEM）和红外光谱分析来研究长期受台风影响而处于动态中建筑物的混凝土微观结构和相变。此外，对于以红外光谱和扫描电镜分析结果来描述HCP的微观结构有重

3、要意义。1。实验过程此HCP样品是采自于有20年了的26层高双塔住宅楼的钢筋混凝土。两个方环型分区塔的连接通过一个共享的电梯大堂。天空中有两个方形塔楼开口在中心。此混凝土除了受正常负荷，在夏季台风季节也经历了严重的结构动态负荷。由于此建筑结构是剪力墙式的类型，在台风季节的降雨量通常在这方面高。图。1。示意图中的具体的过渡地带。一，合计2，中Ca（OH）2，3C-S-H，4钙矾石[1,13]。混凝土样品收集到的位置标有A，B和C，如图2所示。选择他们的差异反映在台风下的动态负载压力。据估计，最大应力是A然后是C最后是B。从三楼和第二十五楼钻墙取得直径为150

4、毫米的圆柱形混凝土芯。取心过程是缓慢的，以防止过热引起水量的变化。在样本收集过程中，注意避免碳化作用。通过认真准备排除碳化的影响。薄板从内部被切断，需要与混凝土表面保持超过70毫米的距离。被打碎的薄钢板弯曲，断裂面镀金用来扫描电镜检查。利用日本JEOL的JSM-820能量色散分析仪进行扫描电镜成分分析。样品的具体组成如表1。分别在15千电子伏的二次电子模式加速电压下和和5-9毫米工作距离下，对混凝土的样品形态进行检查红外光谱使用红外20SX的红外分光光度计（PerkinElmer公司）。红外谱分析的结果被用来解释在SEM观察到的微。红外和扫描电镜分析，成为

5、微观结构模型建筑的基础。图2图3图42。结果与讨论2.1。扫描电镜分析图3（a），3（b）和3（c）显示的是三层凝结物的SEM形貌，而图3（d）显示的是二十五楼的凝结物。第二十五层混凝土地板施加的静电和动态应力要低。通过比较图第3（a-c）和图3（d）项，显着的形态差异可以观察到。针形晶体几乎完全消失在图第3（a-C）上，这是由于三楼的混凝土受高应力集中。图3（A至C）也显示一渐变的形态，可能是由于所受应力的不同。施加应力较高时将有较少的针形晶体。从EDAX分析，可以发现，这些晶体主要是由多种硅酸盐类化合物组成。这使我们相信，这些晶体是HCP。目前的调查还

6、这表明，针状晶体体积分数随着时间增加而减少。它可作为在此HCP相变的标志，胶凝材料的亚稳相在合适的条件转化为更稳定的阶段。2.2。红外光谱分析2.2.1。水在混凝土中分析图4给出了经过20年的混凝土样品相应的红外光谱。在图4（a），4（b）和4（c）中，伸缩振动的特征峰位于3440厘米处。这些特征峰相互分散和重叠;这代表了-OH的强大的变形振动。图4（A至C）的样品是从第三层不同的带点才来的。图（a）施加的压力最高，图（c）最低。在图4（a），4（b）和4（c）中-OH键特征峰有一个红外吸收的梯度变化。施加动应力越小，红外吸收越高。区别可以归结为在混凝土材

7、料中变异水分含量和水的-OH键的位置。在不同的条件下，水（包括结晶水，化学结合水，和地表吸收的水分）将会转变并与其他物质反应。总之，在不同的相变应力下，水发生了结晶转变和相位变化。根据不同变化和的转化率征收。这种转变主要受初期和后期的变化影响。静电和荷载成为这种转化的条件之一。2.2.2。氢键的分析（氢键）氢键之间可能会在分子与其他原子或更高电间或分子内形成氢原子。一个氢原子结构是非常独特的，因为只有一个电子轨道围绕原子核。当氢原子与其他有较高的电荷的元素形成化合物，氢原子的电子会被该原子占用，氢原子核变成暴露（或发现），形成强大的H-键的元素具有较高的负

8、电。H型键长相对较长，与摩尔150-500千焦共价键比较，他是个具