硬化水泥净浆基于纳米压痕的相态识别与水化程度计算

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1、《复合材料学报》Jan.152017Vol.34No.x:xxx-xxxActaMateriaeCompositaeSinicaISSN1000-3851CN11-1801/TBhttp://fhclxb.buaa.edu.cnDOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20160711.007硬化水泥净浆基于纳米压痕的相态识别与水化程度计算*魏亚,高翔，梁思明(清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京100084)摘要：采用纳米原位压痕手段量测了硬化水泥净浆中单一相态的代表性微观力学性质，并采用纳米点阵压痕研究了各相态的含量。研究对象囊括了水灰比0

2、.3、0.4、0.5的纯水泥净浆，以及水灰比为0.3情况下含50%、70%矿渣掺量复合体系，共5种配比，以表征它们的相态分布与微观力学性质的异同点。掺矿渣的试件中含有明显多的复合相，因此提出三相模型测算复合相中未水化物的体积分数。此外，提出了基于纳米压痕技术计算纯水泥和掺矿渣试件水化程度的方法，结果吻合于热重分析的结果，其中纯水泥净浆中复合相较少，计算得到的水化程度优于针对掺矿渣试件的计算。关键词：硬化水泥净浆；纳米压痕；微观力学性质；水化程度；三相模型中图分类号：TB321文献标志码：ANanoindentation-basedstudyofthemicrostructure

3、anddegreeofhydrationinhardenedcementpastesWEIYa*,GAOXiang,LIANGSiming(KeyLaboratoryofCivilEngineeringSafetyandDurabilityofChinaEducationMinistry,DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Thenanoindentationtechniquewasusedtomeasurethemicro-mechanicalproperti

4、esofsinglephaseinhardenedcementpastesthroughdiscretenanoindentation,andthepropertiesoverlargeareasthroughgridnanoin-dentation.Comparisonsweremadebetweenpasteswithwater-to-cementitiousmaterials(w/cm)ratiobymassof0.3,0.4,and0.5andtheslagcontentof0,50,and70%forw/cm=0.3paste,toillustratetheirdif

5、ferencesonthephasedistributionandthemicro-mechanicalproperties.Significantportionofcompositephasewasfoundinslag-blendedpaste.Athree-phasemodelwasusedtodeterminethevolumefractionoftheunhydratedphaseincludedinthecom-posite.Ananoindentation-basedmethodologywasproposedtocalculatethedegreeofhydra

6、tionofPortlandcementandslag-blendedcementpastes.ThecalculateddegreeofhydrationaremoreconsistentwiththeresultsobtainedfromthermalgravimetricmethodforPortlandcementpastesthanthatoftheslag-blendedpastes.Keywords:hardenedcementpaste;nanoindentation;micro-mechanicalproperties;hydrationdegree;thre

7、e-phasemodel收到初稿日期：2016-05-31；录用日期：2016-07-01；网络出版时间：2016-07-1116:45:40网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1801.TB.20160711.1645.014.html基金项目：国家自然科学基金(51578316)通讯作者：魏亚，博士，副教授，博士生导师，研究方向为水泥基材料时变性能多尺度表征、长寿命道路结构与材料。Tel：010-62771646E-mail:yawei@t