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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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基于旋转空蚀试验的水泥基材料破坏研究
Study on Failure of Cementitious Materials Based on Rotary Cavitation Test
2018年第7期
空蚀;水泥基材料;水化产物;表面形貌;水泥
Cavitation; Cementitious material; Hydration products; Surface morphology; Cement
2018年第7期
1000-4637(2018)07-06-05
国家重点研发计划资助项目(2016YFC0401610);国家自然科学基金项目(51479125、51479124)
何 旸1,2,钱文勋1,2,张燕迟1,2,蔡跃波1,2,王 新1,2
1.南京水利科学研究院,210029;2.水利部水工新材料工程技术研究中心,南京 210029

何 旸1,2,钱文勋1,2,张燕迟1,2,蔡跃波1,2,王 新1,2

何旸,钱文勋,张燕迟,等.基于旋转空蚀试验的水泥基材料破坏研究[J].混凝土与水泥制品,2018(7):6-10.

HE Y,QIAN W X,ZHANG Y C,et al.Study on Failure of Cementitious Materials Based on Rotary Cavitation Test[J].China Concrete and Cement Products,2018(7):6-10.

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1000
摘 要:利用自主研发的旋转空蚀设备对不同龄期的硬化水泥净浆和硬化水泥砂浆进行连续空蚀试验,观察分析空蚀区和磨蚀区破坏方式的异同,并利用SEM、EDX、XRD、TG&DSC等分析手段观察空蚀对于水泥基材料壁面的破坏形貌,研究空蚀过程对水泥水化产物的破坏。试验结果表明,经过2h连续不断地空蚀试验破坏,水泥基材料表面尖锐的边缘发生钝化,表现为片状,杆状晶体基本消失,形成熔融组织。空蚀对水泥净浆表面的破坏不仅是简单的力学破坏,同时空蚀效应可以造成水泥水化产物的部分分解,其破坏形式为热分解。具体而言,经过2h旋转空蚀试验后的28d水泥净浆试样,水化凝胶损失量不低于30%,氢氧化钙的损失量在25%以上,对硬化水泥浆体的劣化有较为显著的影响。Abstract:Thesuccessivecavitationexperimentonhardencementpasteandmortaratdifferentagesbyusingtherotatingscalingtypecavitationerosiondeviceisconductedtoobserveandanalyzethedifferencesandsimilaritiesbetweencavitationandabrasionzone.Besides,SEM,EDX,XRDandTG&DSCareusedtoobservethecavitationdamageonthesurfaceofcementbasedmaterialsandstudythedestructionofcementhydrationproductsincavitationprocess.Theresultsindicatethatthesharpedgeofthecementsurfacebecomessmoothafter2hoursfailurebycontinuouscavitationtest,suchastheflake,rodshape-crystalsarebasicallydisappearedtoformmeltedorganization.Thus,cavitationerosiononcementpasteisnotonlyasimplymechanicalfailurebutalsocausingthepartialdecompositionofcementhydrationproducts.Tobespecific,themasslossofhydrationgelsubstancesisnolessthan30%,andthelossofhydratedlimeismorethan25%after2hoursfailureexperiment.Inthatway,theconsiderablehydrationmasslosscouldleadtoasignificantimpactoncementpastedeterioration.
英文名 : Study on Failure of Cementitious Materials Based on Rotary Cavitation Test
刊期 : 2018年第7期
关键词 : 空蚀;水泥基材料;水化产物;表面形貌;水泥
Key words : Cavitation; Cementitious material; Hydration products; Surface morphology; Cement
刊期 : 2018年第7期
DOI :
文章编号 : 1000-4637(2018)07-06-05
基金项目 : 国家重点研发计划资助项目(2016YFC0401610);国家自然科学基金项目(51479125、51479124)
作者 : 何 旸1,2,钱文勋1,2,张燕迟1,2,蔡跃波1,2,王 新1,2
单位 : 1.南京水利科学研究院,210029;2.水利部水工新材料工程技术研究中心,南京 210029

何 旸1,2,钱文勋1,2,张燕迟1,2,蔡跃波1,2,王 新1,2

何旸,钱文勋,张燕迟,等.基于旋转空蚀试验的水泥基材料破坏研究[J].混凝土与水泥制品,2018(7):6-10.

HE Y,QIAN W X,ZHANG Y C,et al.Study on Failure of Cementitious Materials Based on Rotary Cavitation Test[J].China Concrete and Cement Products,2018(7):6-10.

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘  要:利用自主研发的旋转空蚀设备对不同龄期的硬化水泥净浆和硬化水泥砂浆进行连续空蚀试验,观察分析空蚀区和磨蚀区破坏方式的异同,并利用SEM、EDX、XRD、TG&DSC等分析手段观察空蚀对于水泥基材料壁面的破坏形貌,研究空蚀过程对水泥水化产物的破坏。试验结果表明,经过2 h连续不断地空蚀试验破坏,水泥基材料表面尖锐的边缘发生钝化,表现为片状,杆状晶体基本消失,形成熔融组织。空蚀对水泥净浆表面的破坏不仅是简单的力学破坏,同时空蚀效应可以造成水泥水化产物的部分分解,其破坏形式为热分解。具体而言,经过2 h旋转空蚀试验后的28 d水泥净浆试样,水化凝胶损失量不低于30%,氢氧化钙的损失量在25%以上,对硬化水泥浆体的劣化有较为显著的影响。

Abstract: The successive cavitation experiment on harden cement paste and mortar at different ages by using the rotating scaling type cavitation erosion device is conducted to observe and analyze the differences and similarities between cavitation and abrasion zone. Besides, SEM, EDX, XRD and TG&DSC are used to observe the cavitation damage on the surface of cement based materials and study the destruction of cement hydration products in cavitation process. The results indicate that the sharp edge of the cement surface becomes smooth after 2 hours failure by continuous cavitation test, such as the flake, rod shape-crystals are basically disappeared to form melted organization. Thus, cavitation erosion on cement paste is not only a simply mechanical failure but also causing the partial decomposition of cement hydration products. To be specific, the mass loss of hydration gel substances is no less than 30%, and the loss of hydrated lime is more than 25% after 2 hours failure experiment. In that way, the considerable hydration mass loss could lead to a significant impact on cement paste deterioration.

关键词:
空蚀;水泥基材料;水化产物;表面形貌;水泥
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(1)在旋转空蚀试验条件下,3种不同组分和养护龄期的水泥基材料在2 h旋转空蚀试验后,承受了不同程度的空蚀和磨蚀两种破坏形式。其中,空蚀区蚀坑中,水泥水化产物中的CH等片状、杆状晶体消失殆尽,蚀坑表面形成海绵状物质,水化产物成分破坏严重;磨蚀区表面粗糙尖锐的边缘发生钝化,表层出现轻微碳化现象,但晶体结构没有遭到破坏。
(2)从空蚀蚀坑表面水化产物的成分分析可以看出,相比未空蚀的基准样品,空蚀样品水泥的水化产物成分发生了显著破坏,尤其是水化硅酸钙凝胶的结晶水脱水和CH晶体的热分解,这将给水泥强度和耐久性造成较大损失。由此可知,空蚀对于水泥基材料的破坏不仅局限于单纯的物理破坏,而是一种力学和热学耦合的破坏形式。
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何旸,钱文勋,张燕迟,.基于旋转空蚀试验的水泥基材料破坏研究[J].混凝土与水泥制品,2018(7):6-10.

HE Y,QIAN W X,ZHANG Y C,et al.Study on Failure of Cementitious Materials Based on Rotary Cavitation Test[J].China Concrete and Cement Products,2018(7):6-10.

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