2結(jié)果與討論

2.1質(zhì)量損失

圖2為不同組分水泥石暴露在標準干燥環(huán)境和強紫外線輻射環(huán)境下的質(zhì)量損失變化規(guī)律。結(jié)果表明：隨著齡期的延長，各組試樣的質(zhì)量損失率逐漸增大。其中，質(zhì)量損失率在3～21 d內(nèi)迅速增長，21 d后增長速率放緩并在60 d齡期后趨于穩(wěn)定。這是由于隨著齡期延長，水泥石體系結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，水分遷移困難。

圖2水泥石的質(zhì)量損失率

(a)JZ試驗組；(b)SRA1試驗組；(c)SRA2試驗組；(d)SRA3試驗組

暴露在強紫外線輻射環(huán)境中的各組試樣的質(zhì)量損失率均明顯大于標準干燥環(huán)境中試樣的質(zhì)量損失率。在3～21 d齡期內(nèi)，各組試樣在強紫外線輻射環(huán)境中的質(zhì)量損失增長速率明顯大于其在標準干燥環(huán)境中的質(zhì)量損失增長速率。以基準組(JZ)為例，強紫外線輻射環(huán)境下水泥石在18 d齡期時的質(zhì)量損失率達到標準干燥環(huán)境下水泥石在60 d齡期時的質(zhì)量損失率(穩(wěn)定值)，并最終在90 d齡期時，JZ-UV組的質(zhì)量損失率達到了JZ-N組的1.5倍。這是強紫外線輻射的“光化學(xué)作用”引起的。當(dāng)水分子吸收光子后，內(nèi)部的電子會發(fā)生能級躍遷，形成不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，并發(fā)生離解反應(yīng)，使H—O鍵斷裂生成H+和HO-，從而加速水分子的運動，促進了水泥石表面的干燥，增大了水泥石體系內(nèi)部與外部環(huán)境的濕度梯度，導(dǎo)致水泥石中的水分快速散失。

對比2種環(huán)境下基準組(JZ)與SRA試驗組的質(zhì)量損失率。可以看出，強紫外線輻射導(dǎo)致的JZ組、SRA1組以及SRA2組的質(zhì)量損失率的增長幅度相當(dāng)，而SRA3組的質(zhì)量損失的增長幅度明顯小于其他試驗組。同時，SRA的摻入增大了水泥石的質(zhì)量損失率，且隨著SRA摻量的增加，水泥石的質(zhì)量損失率也隨之增加。造成水泥石水分散失增大的因素如下：1)SRA有效降低孔隙溶液的表面張力使水分散失相對容易；2)SRA的加入使水泥試件的開口孔隙或孔隙水易蒸發(fā)的孔隙類型增多；3)當(dāng)干縮變形由毛細管張力機理主導(dǎo)(環(huán)境相對濕度大于50%)時，孔溶液表面張力越低，保持飽和的最小孔徑越小，體系失水越多。

2.2干燥收縮

圖3為不同組分水泥石暴露在標準干燥環(huán)境和強紫外線輻射環(huán)境下的干燥收縮變化規(guī)律。結(jié)果表明：各組試樣的干燥收縮和質(zhì)量損失率呈現(xiàn)出相似的趨勢，均隨暴露齡期延長而增大并在60 d齡期后趨于穩(wěn)定。為了進一步分析水泥石干縮值隨齡期的變化關(guān)系，將試樣齡期分為7個區(qū)間，計算各齡期區(qū)間內(nèi)干縮變形變化量與區(qū)間長度(d)的比值，即為試樣在該區(qū)間內(nèi)的干縮速率，計算結(jié)果如圖4所示。3～21 d齡期內(nèi)較大，21 d齡期后逐漸放緩并在42 d趨于穩(wěn)定。

圖3水泥石的干燥收縮

(a)JZ試驗組；(b)SRA1試驗組；(c)SRA2試驗組；(d)SRA3試驗組

圖4水泥石的干縮變形變化速率

(a)標準干燥環(huán)境；(b)強紫外線輻射環(huán)境

比較2種環(huán)境下各組試樣的干縮變形變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)基準組與SRA試驗組呈現(xiàn)出不一樣的變化趨勢。由圖4可知，在強紫外線輻射環(huán)境下，基準組(JZ)在3～21 d齡期內(nèi)的干縮速率遠高于其在標準干燥環(huán)境下的干縮速率，最終表現(xiàn)為JZ組在強紫外線輻射環(huán)境下的干縮變形增加，說明在溫度和濕度一致的條件下，強紫外線輻射會增大水泥石的干縮變形。

由圖3可知，強紫外線輻射環(huán)境下水泥石在34 d齡期時的干縮變形值達到了標準干燥環(huán)境下水泥石在60 d齡期時的干縮變形值(穩(wěn)定值)。然而，這與質(zhì)量損失的發(fā)展并不同步，說明暴露養(yǎng)護早期強紫外線輻射引起的水分蒸發(fā)主要來自較大的孔隙，這部分孔隙水的散失不會引起毛細管壓力，因此沒有出現(xiàn)明顯的干縮變形。隨著暴露齡期的延長，經(jīng)過強紫外線照射的水泥石體系中的自由水被大量消耗，毛細孔水和凝膠水開始失去，毛細管彎月面形成，加之水化反應(yīng)減慢及水分散失留下較多的毛細孔，強紫外線輻射環(huán)境下水泥石的干縮變形迅速增加。

與基準組(JZ)不同，強紫外線輻射導(dǎo)致的SRA試驗組干縮速率的增長僅體現(xiàn)在3～7 d齡期內(nèi)。與JZ組相比，SRA試驗組在強紫外線輻射環(huán)境中的干縮變形沒有明顯增長。此外，隨著SRA摻量的降低，強紫外線輻射導(dǎo)致的水泥石干縮變形的增長幅度減小。其中，SRA1組在強紫外線輻射下的干縮變形小于其在標準干燥環(huán)境下的干縮變形；SRA2組在強紫外線輻射下的干縮變形與其在標準干燥環(huán)境下的相當(dāng)；SRA3組在強紫外線輻射下的干縮變形大于其在標準干燥環(huán)境下的干縮變形。

為了進一步分析SRA試驗組在2種環(huán)境下干縮變形隨摻量變化的規(guī)律，計算了SRA試驗組相對于基準組的干縮降低率，即減縮率。計算結(jié)果如圖5所示：在試驗齡期內(nèi)，摻加SRA的水泥石在強紫外線輻射環(huán)境下的減縮率維持在相對穩(wěn)定的水平；14 d齡期后，相同摻量的SRA試驗組在強紫外線輻射環(huán)境下的減縮率逐漸接近并最終超過其在標準干燥環(huán)境下的減縮率。然而，隨著減縮劑摻量的增加，強紫外線輻射環(huán)境下減縮率的提升幅度受到限制。具體而言，SRA摻量為3%時，減縮效果的提升幅度非常微弱。這也導(dǎo)致了在強紫外線輻射下，SRA試驗組的干縮變形增長幅度隨著摻量變化呈現(xiàn)出不同的規(guī)律。

圖5摻加SRA的水泥石在不同齡期的減縮率

結(jié)合水泥石質(zhì)量損失的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)強紫外線輻射導(dǎo)致水泥石體系失去更多水分，從而增加了孔隙溶液中的SRA濃度，進而提高其減縮效果。然而，SRA3組的質(zhì)量損失率增長幅度較小，孔隙溶液中SRA濃度的增加幅度也較小，因此減縮效果的提升幅度相對較小。此外，減縮劑的臨界濃度(CMC)也是限制較大摻量SRA的減縮效果進一步提升的原因。當(dāng)減縮劑摻量較小時，孔隙溶液中的SRA濃度增加將提高SRA的減縮效果；當(dāng)減縮劑摻量較大時，孔隙溶液中的SRA濃度將超過臨界濃度(CMC)，過量的SRA分子在水中形成膠束，無法繼續(xù)降低孔隙溶液的表面張力。

從圖3中可以觀察到，隨著齡期的延長，干縮曲線SRA2-UV逐漸接近于干縮曲線SRA3-UV，而SRA3-UV的干縮值沒有進一步降低。這表明上述分析是合理的。在強紫外線輻射下，當(dāng)減縮劑的摻量超過3%時，其孔隙溶液中的SRA濃度超過臨界濃度(CMC)，進一步增大摻量不能增強SRA在該應(yīng)用環(huán)境中的減縮效果。