借助激光闪光法研究高强混凝土的低温热学性能.pdf

2020,Vol郾 34,No郾 8摇 www. mater鄄rep. com 摇 wrd0105163. com; juanhong1966hotmail. comDOI10郾 11896/ cldb郾 20020084 摇 基金项目国家自然科学基金51834001; 51678049 摇 This work was financially supported by the National Natural Science Foundation of China 51834001, 51678049. 借助激光闪光法研究高强混凝土的低温热学性能 杨海涛1,2,3,段品佳4,吴瑞东1,2,3,,刘娟红1,2,3,,娄百川1,2,3,罗摇 坤1,2,3 1摇 北京科技大学土木与资源工程学院, 北京 100083 2摇 北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室, 北京 100083 3摇 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室, 北京 100083 4摇 中海石油气电集团有限责任公司, 北京 100028 低温环境中混凝土的热学性能是影响全混凝土 LNG 储罐安全高效运行的重要因素。 本工作评价了一种新型耐低温高性能混凝土CHC的低 温性能,并对其孔结构特征和低温环境中的热流变化、力学和热学性能进行了分析。 结果表明CHC 基体中毛细孔和气孔的体积以及总孔隙率均低 于 C60 混凝土。 低温环境中,CHC 基体的热流曲线在-36 益达到峰值;其热流曲线放热峰、比热容、热扩散系数和热导率均低于 C60 混凝土。 当温 度由 25 益降至-90 益时,CHC 基体和 C60 混凝土的峰值应力、弹性模量及热扩散系数增加;比热容和热导率降低。 低温环境中,CHC 的力学性能 及其基体的热学性能均优于 C60 混凝土。 关键词摇 摇 混凝土摇 低温摇 热流摇 孔结构摇 热学性能 中图分类号TU528摇 摇 文献标识码A Thermal Properties of High鄄strength Concrete with Laser Flash Analysis at Cryogenic Temperatures YANG Haitao1,2,3, DUAN Pinjia4, WU Ruidong1,2,3,, LIU Juanhong1,2,3,, LOU Baichuan1,2,3, LUO Kun1,2,3 1摇 College of Civil and Resource Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2摇 Beijing Key Laboratory of Urban Underground Space Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 3摇 State Key Laboratory of High鄄efficient Mining and Safety of Metal Mines, Ministry of Education, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 4摇 China National Offshore Oil and Gas Group Co. , Ltd. , Beijing 100028, China T he thermal properties are key factors affecting the safety and operating efficiency of all鄄concrete LNG storage tank. However, the thermal properties of concrete at cryogenic temperatures are still unclear. The perance of a new type of cryogenic temperature resistant high鄄per鄄 ance concrete CHC was uated in this paper. The pore structure, heat flow behavior, mechanical and thermal properties of CHC at cryo鄄 genic temperatures were investigated. The results showed that the volume of capillary pores and air pores and the total porosity of CHC matrix were less than that of C60 concrete. At cryogenic temperatures, the heat flow curve of CHC matrix reached its peak at -36 益. The height of heat flow peak, specific heat capacity, thermal diffusivity, and thermal conductivity of CHC matrix were less than that of C60 concrete. When the tem鄄 perature decreased from 25 益 to -90 益, the peak stress value, elastic modulus, and thermal diffusion coefficient of CHC matrix and C60 con鄄 crete increased; while the specific heat capacity and thermal conductivity decreased. The mechanical properties of CHC and the thermal proper鄄 ties of CHC matrix are superior to C60 concrete at cryogenic temperature. Key words摇 摇 concrete, cryogenic temperature, heat flow, pore structure, thermal property 0摇 引言 液化天然气Liquefied natural gas,LNG储罐是 LNG 储 存和运输过程中不可或缺的结构。 传统 LNG 储罐由内罐 9镍钢和外罐混凝土结构组成[1]。 由于 9 镍钢价格 昂贵、焊接工艺复杂,有学者提出“全混凝土冶LNG 储罐的概 念,此技术可节约 46成本和 33工期[2]。 低温环境-40 -197 益,GB 51081鄄2015中混凝土部分孔隙中的水会转化为 冰体,而冰体能够承受部分荷载[3]。 因此,混凝土的抗压强 度随温度的降低而增加,并在-120 益或-140 益达到峰值,随 后保持恒定或略有降低[4]。 此外,温度降低会导致混凝土的 弹性模量、极限拉伸强度、极限应变[3]、弯曲强度[5]和泊松 比[6]增加。 同时,冰体堵塞了部分孔隙,导致混凝土的有效 孔隙率和渗透系数减小[7]。 低温环境也可能影响混凝土的热学性能。 热学性能是 影响 LNG 储罐安全、高效运转的关键因素。 当混凝土的热导 率姿 值较大时,储罐内部温度会快速升高并导致 LNG 汽 化和储罐内部压力增加。 这不利于 LNG 的高效储存和储罐 的安全服役。 在常温环境中,混凝土的 姿 值受到密度、水胶 比、含水率、胶凝材料种类和骨料类型的影响[8]。 颗粒间的 界面可抑制热量的传导,掺入细颗粒硅灰造成颗粒间界面面 积增加,从而导致混凝土的 姿 值减小[9];砂替代硅灰或粗骨 料替代细骨料可减小颗粒间界面的面积,进而导致混凝土的 姿 值增大[10鄄11]。 此外,掺入孔隙率较高的轻骨料可使混凝土的 姿 值减小[9]。 温度也是影响姿 值的重要因素。 当温度由25 益 降至-25 益时,混凝土的 姿 值有所增加[12]。 然而,目前尚无低 温环境-40 -197 益中混凝土热学性能研究的报道。 常温环境中 姿 值的测试方法分为稳态法热箱法[13]和 热板法[14]和暂态法热丝法[15]和板源法[16]。 稳态法适于 测试均质材料,此方法准确性较高但耗时较长。 暂态法适于 研究不均匀材料,其优势是可测试含水材料,但需要重复试 验以提高测试的准确性[17]。 上述方法多用于测定室温和高 34061 温环境中多孔材料的 姿 值。 激光闪光法LFA可在高温和 低温环境-90 500 益中同时测定多孔材料的比热容Cp 值和热扩散系数琢 值,进而计算材料的 姿 值。 LFA 的优 点包括测试速度快、测试精度高和测试范围宽0郾 1 mm2 s-1琢1 000 mm2s-1 [18]。 本工作借助 LFA 技术分析了配合比、干湿状态和温度对 高强混凝土热学性能琢 值、Cp值和 姿 值的影响规律。 此 外,利用单轴压缩试验和差示扫描量热技术DSC分别探究 了低温环境中混凝土的力学行为和热流变化;借助压汞孔隙 率测试MIP研究了混凝土的孔结构特征。 本研究有助于深 入理解低温环境混凝土热学性能的演化机理和制备耐低温 高性能水泥基材料。 1摇 实验 1郾 1摇 实验试剂与仪器 本实验中用到的水泥、粉煤灰、矿粉和硅灰由北京欣江 峰搅拌站提供;减水剂37 固含量由江苏苏博特公司购 买;拌合水为北京市自来水;石英砂和微丝镀铜钢纤维由网 上购买。 压力机为 GAW鄄2000 电液伺服单轴压力试验机。 1郾 2摇 原材料和配合比 基于超高性能混凝土的设计原则,制备了一种新型耐低 温高性能混凝土Cryogenic temperature resistant high鄄perfor鄄 mance concrete,CHC。 CHC 由微丝镀铜钢纤维、高性能减水 剂、石英砂、拌合水、水泥、粉煤灰、矿粉Ground granulated blast furnace slag,GGBS和硅灰拌制而成。 其中,微丝镀铜钢 纤维椎0郾 2 mm伊13 mm的抗拉强度为 2 850 MPa;高性能减 水剂固含量为 37;细骨料由粗2郾 05 0郾 85 mm、中0郾 42 0郾 18 mm 和细0郾 18 0郾 15 mm 石英砂按 1郾 00 颐 0郾 68 颐 0郾 56 混合而成;拌合水为北京市自来水;水泥P. O. 42郾 5的 28 d 强度为50郾 2 MPa;粉煤灰的细度为6郾 545 滋m 筛余; 矿粉和硅灰的比表面积分别为 495 m2/ kg 和 2郾 4伊104m2/ kg。 上述胶凝材料的化学组成如表 1 所示。 表 1摇 胶凝材料的化学组成质量分数, Table 1摇 Chemical compositions mass fraction, of cementitious materials MaterialsSiO2Al2O3Fe2O3MgOCaONa2OSO3K2O Cement21郾 94郾 53郾 52郾 464郾 70郾 52郾 4 Fly ash41郾 033郾 79郾 80郾 68郾 51郾 01郾 0 GGBS30郾 614郾 60郾 69郾 039郾 12郾 5 Silica fume85961依0郾 20郾 9依0郾 30郾 7依0郾 10郾 3依0郾 11郾 3依0郾 2 摇 摇 为研究低温环境中 CHC 的热流变化、力学性能和热学 性能,采用 C60 高性能混凝土作为对比试样。 两种混凝土中 胶凝材料的质量比如表 2 所示。 表 2摇 CHC 和 C60 混凝土中胶凝材料的质量比 Table 2摇 Mass ratios of cementitious materials of CHC and C60 concrete SeriesWaterCementFly ashGGBSSilica fumew/ b CHC0郾 771郾 000郾 831郾 040郾 330郾 24 C600郾 441郾 000郾 340郾 340郾 000郾 26 摇 摇 CHC 的拌制工艺如下[19]将硅灰和石英砂置于双卧轴 振动搅拌机中搅拌 5 min;然后加入水泥、粉煤灰和矿粉继续 搅拌 5 min,以避免细颗粒的聚集;随后加入溶有高性能减水 剂的拌合水。 待浆体混合均匀后,缓慢加入微丝镀铜钢纤维 并继续搅拌 10 min。 1郾 3摇 低温单轴压缩测试 两种混凝土各制备 6 个圆柱状椎50 mm伊100 mm试 样。 试样成型 1 d 后脱模,随后置于标准条件20依2益,湿 度大于 95 下养护至 28 d。 采用自行设计的低温箱 图 1a对试样进行降温。 低温箱与液氮罐连接,其最低温 度可达-190 益。 低温箱的降温速率0郾 1 10 益 / min通过电 磁阀控制液氮的喷射速度进行调节。 将养护后的试样置于低 温箱中,以 0郾 5 益 / min[20]的速率降温至试验温度-20 益、 -55 益和-90 益并保持 15 min[21]。 随后取出试样并进行单 轴压缩测试。 为减小测试过程中试块内部温度的变化,设计与压力机 配套的保温箱图 1b。 保温箱两个可拼装的半圆环体由 液氮储存层、温度传感器、加液口、排液口和液体循环装置组 图 1摇 a低温箱、b保温箱和c试样照片1保温箱;2加液口;3排液口;4单轴压缩试验机;5引伸计;6试样 Fig郾 1摇 Photos of acryogenic box, b heat insulation box, and c the sample1 heat insulation box; 2 liquid inlet; 3 liquid outlet; 4 uniaxial com鄄 pression testing machine; 5 extensometer; 6 sample 44061 材料导报B,2020,34816043鄄16048 成。 通过间歇性注入液氮使试样的环境温度接近试验设置 温度。 单轴压缩试验根据 GB/ T 23561郾 7鄄2009煤和岩石物 理力学性质测定方法第7 部分执行。 借助引伸计图1c以 0郾 02 mm/ min 的速率对试样进行加载。 1郾 4摇 压汞孔隙率和差示扫描量热分析 根据 1郾 2 节步骤制备两种混凝土的浆体不含骨料和钢 纤维。 养护至 28 d 后将试样破碎,从芯部选取若干 1 cm3 7 8 g小块和片状试样40 60 mg分别进行 MIP、DSC 测 试。 MIP 测试设备为 AutoPore 郁 9500 型压汞仪,测试前用 烘箱60 益将试样烘干至恒重。 孔隙率P根据式1进 行计算。 P Vp Vb 伊1001 式中Vp是最大压力时进入试样中汞的体积cm3,Vb是试 样的表观体积cm3。 DSC 测试仪器为 PerkinElmer DSC 8000 型差示扫描量热 仪。 测试前,根据标准GB/ T 50082鄄2009对试样进行真空 饱水处理3 kPa,持续 20 h。 为避免试样表面水结冰引起 冰点的滞后,首先将试样降温至-20 益,随后回温至-0郾 47 益 并保温 5 min[4]。 然后进行降温试验,试验的最低温度为 -80 益,降温速率为 0郾 25 益 / min[22]。 1郾 5摇 激光闪光法分析 所用 LFA 467 型激光导热仪由闪光源、样品夹、防护罩、 温度探测器和测温记录设备组成,可同时测定材料的 琢 值和 Cp值。 LFA 测定 琢 值的原理为用氙灯光源向薄片试样发射 高密度、短周期能量脉冲,脉冲辐射作为热端以一维传导方 式向冷端传播。 试样受辐射面吸收能量导致其背面温度上 升,利用红外检测器记录试样背面温度的变化。 基于式2 计算 琢 值[23]。 琢0郾 139 dT2 t1/2 2 式中琢 是热扩散系数mm2s-1,dT是试样的厚度mm, t1/2是温度达到最大值一半所需的时间s。 LFA 测定 Cp值的原理为采用一个与试样几何尺寸、热 物性相近且 Cp值已知的参比样品微晶玻璃,将试样和参 比样品同时进行石墨喷覆,以确保两者具有相同的表面光能 吸收比与红外发射率。 同时,在等同照射条件下进行测量, 利用温升信号的高度与 Cp值成反比的关系,计算样品的 Cp 值。 获得 琢 值、Cp值后,基于式3计算试样的 姿 值,其中,籽 值为试样的密度。 姿琢籽Cp3 LFA 试样的制作步骤如下根据 1. 2 节步骤制备两种混 凝土的浆体不含骨料和钢纤维。 将新拌浆体浇筑到金属 模具30 mm伊10 mm伊10 mm中,1 d 后脱模并将试块在标准 条件下养护至 28 d。 用岩石切割机XGDQ鄄1/4P将试块切 割成 2 mm伊10 mm伊10 mm 的试样,试样表面用 2000砂纸打 磨光滑。 部分试样进行真空饱水处理3 kPa,持续 20 h,部 分试样用烘箱60 益烘干至恒重,以研究干湿状态对混凝 土热学性能的影响。 测试前,在试样表面喷涂石墨以避免激 光束的反射,从而提高试样正面的能量吸收能力和背面的辐 射能力,进而提高响应信号的质量[18]。 图 2 中试样背部的温 升曲线与理论模型非常接近,说明利用 LFA 技术可准确测定 试样的 琢 值。 图 2摇 试样背部温度曲线与理论模型拟合曲线电子版为彩图 Fig郾 2摇 The testing line on the back of the sample and the fitting line of the theoretical model 激光导热仪可通过调节液氮注入量控制测试仓的温度, 测试仓温度降至设置值时可自动进行热学性能测试。 本实 验测试温度为 25 益、-20 益、-40 益、-65 益和-90 益。 2摇 结果与讨论 2郾 1摇 低温环境中混凝土的力学性能 图 3 为低温环境中 C60 混凝土和 CHC 的单轴压缩应力鄄 应变曲线,峰值应力如表 3 所示。 当温度由室温降至-90 益 表 3摇 低温环境下 CHC 和 C60 混凝土的峰值应力MPa Table 3摇 Peak stress values MPa of CHC and C60 concrete at cryogenic temperatures SeriesRoom temperature-20 益-55 益-90 益 CHC37郾 547郾 653郾 960郾 3 C6030郾 437郾 239郾 849郾 0 图 3摇 低温环境中aC60 混凝土和bCHC 的单轴压缩应力鄄应变曲线 电子版为彩图 Fig郾 3摇 Uniaxial compression stress鄄strain curves of a C60 concrete and b CHC at cryogenic temperatures 54061 借助激光闪光法研究高强混凝土的低温热学性能/ 杨海涛等 时,两种混凝土的峰值应力和弹性模量曲线上升段线性部 分的斜率均有所增加,这与文献[4]的结果一致。 低温环境 中,混凝土部分孔隙中水结冰,冰体能够承受部分荷载,从而 导致混凝土的力学性能提升[3]。 室温环境中,CHC 的峰值应 力大于 C60 混凝土,这是由于 CHC 的水胶比表2和孔隙率 图 4较低。 低温环境中混凝土的强度随室温环境中强度 的增加而增加[4],因此,低温环境中-55 益 和-90 益CHC 的峰值应力大于 C60 混凝土。 图 4摇 C60 混凝土和 CHC 基体的a累积、b微分孔体积分布 Fig郾 4摇 a Cumulative and b differential pore volume curves of C60 con鄄 crete and CHC matrix 当荷载达到峰值应力后,C60 混凝土的应力值快速降低, 这源于混凝土的脆性失效行为[24]。 对于 CHC,当荷载达到 峰值应力后,应力值缓慢降低。 CHC 中微丝镀铜钢纤维起到 桥接裂缝的作用,从而抑制了裂缝的扩展;此外,微丝镀铜钢 纤维从混凝土基体拔出的过程消耗了大量能量[24],避免了能 量的快速集中释放。 因此,微丝镀铜钢纤维缓解了 CHC 失 效后应力快速降低的现象。 2郾 2摇 混凝土的孔隙率 根据孔径可将混凝土中孔隙分为凝胶孔1 滋m。 其中,毛细孔可分为中 等毛细孔10 50 nm和大毛细孔50 1 滋m。 孔径较小 的凝胶孔属于无害孔;中等毛细孔的毛细吸收作用、大毛细 孔和气孔的扩散作用可传输有害离子[25]。 图 4 为 CHC 基体和 C60 混凝土的累积孔体积分布和微 分孔体积分布。 由图 4a 可知,C60 混凝土中气孔100 1 000 滋m和毛细孔10 40 nm的累积孔体积大于 CHC 基 体,说明 CHC 基体中气孔和毛细孔的含量均低于 C60 混凝 土。 此外,CHC 基体和 C60 混凝土的累积孔体积分别为 0郾 016 mLg-1和 0郾 036 mLg-1,根据式1计算得到 CHC 基体和 C60 混凝土的孔隙率分别为 3郾 1、6郾 5。 微分孔体积曲线有助于分析两种混凝土中凝胶孔和毛 细孔分布的差异,曲线峰值对应的孔径为临界孔径,其含义 为试样中占比最高的孔径[26]。 临界孔径是影响多孔材料水 传输性质的重要因素[27]。 由于 MIP 测试范围的限制,图 4b 中曲线未出现峰值,故对临界孔径的分布范围进行分析。 由 图 4b 可知,C60 混凝土的临界孔径分布范围6 40 nm大 于 CHC 基体的临界孔径分布范围6 13 nm,说明两种混 凝土主要由凝胶孔和中等毛细孔组成。 此外,C60 混凝土中 凝胶孔和中等毛细孔的总体积大于 CHC 基体。 综上所述,CHC 基体的孔径分布范围较小,其气孔和毛 细孔的体积均低于 C60 混凝土。 CHC 基体优异的孔结构主 要源于较低的水胶比和硅灰的掺入。 较低的水胶比有助于 降低混凝土的孔隙率;细颗粒硅灰0郾 1 0郾 3 滋m均匀分布 在水泥、粉煤灰和 GGBS 颗粒之间,并与水泥水化产物反应 生成致密的 C鄄S鄄H 凝胶,进一步改善 CHC 基体的孔结构[25]。 2郾 3摇 降温过程中混凝土的热流值 借助 DSC 技术研究了降温过程中混凝土孔隙中水的结 冰行为,结果如图 5 所示。 混凝土孔隙中水的结冰伴随热量 的释放[22],故热流曲线中出现放热峰。 混凝土孔隙中水的冰 点和孔径相关孔径越小,孔隙中水的表面张力越大,水的冰 点越低。 较大孔105 104nm中的水在 0 -4 益 结冰;中 等孔10410 nm中的水在-20 -30 益结冰;凝胶孔10 3 nm中的水在-30 -80 益结冰;纳米孔3 nm中的水在 -160 益不会结冰[2]。 由于两种混凝土中占比最高的孔为凝 胶孔图 4b,故当温度降至-36 益和-37 益时,CHC 基体和 C60 混凝土的热流曲线分别达到峰值。 图 5摇 降温过程中 C60 混凝土和 CHC 基体的热流曲线 Fig郾 5摇Heat flow curves of C60 concrete and CHC matrix during cooling process 此外,CHC 基体热流曲线的放热峰低于 C60 混凝土。 CHC 基体的孔隙率较低图 4,饱水后 CHC 基体的含水率 低于 C60 混凝土。 低温环境中 CHC 基体中可结冰水的质量 较小,故其放热峰较低。 2郾 4摇 低温环境混凝土的热学性能 2郾 4郾 1摇 比热分析 Cp值是评价材料储热能力的参数[18]。 借助 LFA 技术研 究了低温环境中 C60 混凝土和 CHC 基体的 Cp值,结果如 图 6 所示。 两种混凝土湿状态下的 Cp值大于干状态下的 Cp 值。 混凝土的比热容等于干状态比热容Cdry与湿状态比 热容Cadd 之和[28]。 空气、水和水蒸气的比热容分别是 1郾 005 Jg-1K-1、4郾 181 Jg-1K-1和 2郾 080 Jg-1K-1, 64061 材料导报B,2020,34816043鄄16048 故比热容随湿度的增加而增加[29]。 当干湿状态相同时,C60 混凝土的 Cp值大于 CHC 基体的 Cp值。 混凝土的 Cp值与密 度成反比[30]。 由于 CHC 基体的密度2郾 07 gcm-3大于 C60 混凝土的密度1郾 94 gcm-3,故 CHC 基体的 Cp值较小。 图 6摇 低温环境中 C60 混凝土和 CHC 基体的 Cp值 Fig郾 6摇 The Cpvalues of C60 concrete and CHC matrix at cryogenic tempera鄄 tures 当温度由 25 益降至-90 益 时,两种混凝土干状态下的 Cp值逐步降低。 这源于混凝土中矿物相如石英、赤铁矿、磁 铁矿和斜长石的演化[29]。 此外,两种混凝土湿状态下的 Cp 值也逐步降低,且其降低程度大于干状态混凝土。 这是因为 降温阶段孔隙中的水逐渐转化为冰,而冰的 Cp值2郾 1伊106 Jg-1K-1小于水的 Cp值4郾 2伊106Jg-1K-1。 2郾 4郾 2摇 热扩散系数分析 琢 值是评价材料内部温度变化速率的参数[18]。 低温环 境中 C60 混凝土和 CHC 基体的 琢 值如图 7 所示。 25 益时, 两种混凝土湿状态下的 琢 值与干状态下的 琢 值接近,这与文 献[29]的结果一致。 Nguyen 等的研究表明湿度对轻骨料混 凝土 琢 值的影响不显著[29]。 此外,当干湿状态相同时,C60 混凝土的 琢 值大于 CHC 基体。 CHC 基体中含有硅灰,硅灰 增加了混凝土的密度,从而导致混凝土的 琢 值降低[10]。 图 7摇 低温环境中 C60 混凝土和 CHC 基体的 琢 值 Fig郾 7摇 The 琢 values of C60 concrete and CHC matrix at cryogenic tempera鄄 tures 当温度由 25 益降至-90 益时,两种混凝土的 琢 值逐步 增加,且湿状态下混凝土 琢 值的增量大于干状态混凝土。 这 是由于降温过程中部分孔隙中的水逐渐结冰,冰的 琢 值大于 水的 琢 值[12]。 对于湿状态混凝土,当温度由 25 益 降至-90 益 时,C60 混凝土 琢 值的增量38大于 CHC 基体的增量34。 这 是由于 C60 混凝土的孔隙率较大图 4,其饱水后的含水率 较高。 较高的含水率使得孔隙中生成更多的冰,进而导致混 凝土的 琢 值增加更显著。 此外,当温度降至-40 益 时,两种 混凝土的 琢 值显著增加。 在-36 益 和-37 益,CHC 基体和 C60 混凝土孔隙中的水分别转化为冰体并放出热量图 4。 大量冰体的生成导致两种混凝土的 琢 值显著增加。 2郾 4郾 3摇 热导率分析 根据式3计算低温环境中 C60 混凝土和 CHC 基体的 姿 值,结果如图 8 所示。 两种混凝土湿状态时的 姿 值大于干 状态时的 姿 值。 湿度增加时,孔隙中干空气被水和湿空气替 代,水的 姿 值0郾 601大于空气的 姿 值0郾 026。 因此,姿 值 随湿度的增加而增加[8,29]。 当干湿状态相同时,C60 混凝土 的 姿 值大于 CHC 基体的 姿 值。 CHC 基体中含有大量细颗粒 硅灰。 硅灰填充在混凝土的孔隙中,并与水泥水化产物反应 生成 C鄄S鄄H 凝胶,造成混凝土的密度和颗粒间界面面积增 加,从而导致混凝土的 姿 值减小[31]。 图 8摇 低温环境中 C60 混凝土和 CHC 基体的 姿 值 Fig郾 8摇 The 姿 values of C60 concrete and CHC matrix at cryogenic tempera鄄 tures 当温度由 25 益降至-90 益时,两种混凝土的 姿 值逐渐 降低。 当温度降低时,孔隙中空气和孔溶液的 姿 值均降 低[29],从而导致混凝土的 姿 值降低[9]。 此外,温度降低会导 致混凝土的孔径增加,这也可能导致 姿 值降低[29]。 3摇 结论 CHC 基体和 C60 混凝土的热流曲线分别在-36 益和-37 益出现放热峰,CHC 基体的放热峰低于 C60 混凝土,这是由 于 CHC 基体具有优异的孔结构,其毛细孔和气孔的体积以 及总孔隙率均低于 C60 混凝土。 当湿度状态相同时,CHC 基 体的 Cp值、琢 值和 姿 值均小于 C60 混凝土。 在室温和低温 环境中,CHC 基体的 姿 值、峰值应力分别低于和高于 C60 混 凝土。 当温度由 25 益降至-90 益时,两种混凝土的 琢 值和 峰值应力增加,而 Cp值和 姿 值降低。 此外,湿状态下两种混 凝土的 Cp值和 琢 值的变化幅度大于干状态。 相比于 C60 混 凝土,低温环境中 CHC 基体具有较强的力学性能、较低的热 导率和更加优异的孔结构。 参考文献 1摇 Kim S, Kim M, Yoon H, et al. 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