偏高岭土基地聚物干燥收缩与微观结构关系（英文）

作者：Shi-kun CHEN; Cheng-lin WU; Dong-ming YAN; Yu AO; Sheng-qian RUAN; Wen-bin ZHENG; Xing-liang SUN; Hao LIN

来源：Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering), 2021, 22(10): 819-835.

• 地聚物
• 干燥收缩
• 微观结构
• 物理建模

目的:显著的干燥收缩是地聚物材料工程应用的重要制约因素之一。本文通过试验与理论分析,探讨偏高岭土基地聚物显著干燥收缩的成因,理清地聚物干燥收缩与微观结构的内在关系,从而提出控制地聚物干燥收缩的基本方法,提高地聚物材料的耐久性。创新点:1.通过干燥收缩试验,揭示了地聚物失水-收缩的两阶段关系以及初始水固比对地聚物失水-收缩行为的影响规律;2.基于地聚物孔隙特征建立了地聚物失水-收缩的多尺度物理模型,并成功地模拟了失水-收缩试验结果,进一步揭示了孔隙结构在地聚物失水-收缩过程中的作用机制。方法:1.通过干燥收缩实验分析,得到地聚物在低湿度环境下的干燥失水与体积收缩规律(图5和6);2.通过微观表征分析,揭示地聚物多尺度孔隙结构特征,以及初始水固比对微结构的影响规律(图7～10);3.通过多尺度物理模型分析,建立基于微结构的地聚物干燥收缩数学关系,揭示孔隙结构控制干燥收缩行为的微观机制(图11和13,公式(12)、(19)、(23)和(24))。结论:1.偏高岭土基地聚物具有两阶段失水-收缩行为,初始水固比改变地聚物孔结构从而对失水-收缩行为产生影响;2.早期失水过程(阶段Ⅰ)中,地聚物微孔失水是干燥收缩的主要成因,这一阶段控制因素由毛细应力向表面能改变逐步转变,微孔孔隙率与特征尺寸控制这一过程的干燥收缩;3.后期失水过程(阶段Ⅱ)中,地聚物纳米孔失水与凝胶致密化是干燥收缩的主要成因,这一阶段地聚物体积剧烈收缩(最高达到阶段I的7～10倍),因此控制失水量不超过阶段Ⅰ和Ⅱ之间的临界值是避免地聚物严重干燥收缩的基本方法,且改变地聚物的初始水固比与微孔结构对临界失水量也会产生影响。

• 单位
  浙江大学