水泥基材料测试分析方法PDF电子书下载

第1章 水泥基材料科学基础 1

1.1 引言 1

1.2 水泥的主要品种 2

1.2.1 硅酸盐水泥 2

1.2.2 硫（铁）铝酸盐水泥 3

1.2.3 碱激发水泥 3

1.2.4 高铝水泥／铝酸盐水泥 3

1.2.5 镁质水泥 4

1.3 混凝土的原材料 4

1.3.1 水泥 4

1.3.2 骨料 6

1.3.3 化学外加剂 8

1.3.4 矿物掺合料 9

1.4 新拌水泥基材料 11

1.4.1 水泥的水化 11

1.4.2 新拌水泥基材料流变性能 14

1.4.3 新拌水泥基材料的收缩 15

1.5 硬化水泥基材料 16

1.5.1 微观结构 16

1.5.2 力学性能 18

1.5.3 耐久性 20

1.6 小结 22

参考文献 22

第2章 颗粒材料尺寸测试分析 24

2.1 引言 24

2.1.1 颗粒材料尺寸的表征 24

2.2 颗粒材料尺寸测试方法 28

2.2.1 颗粒粒径测试方法 28

2.2.2 比表面积测试法 30

2.3 测试方法及原理 30

2.3.1 激光粒度分析法 30

2.3.2 比表面积-气体透过法 31

2.3.3 BET比表面积 32

2.4 取样／样品制备 32

2.4.1 取样 32

2.4.2 激光粒度分析法的样品制备 32

2.4.3 透气法的样品制备 33

2.4.4 BET法的样品制备 33

2.5 测试过程及注意事项 33

2.5.1 激光粒度分析 33

2.5.2 比表面积-气体透过法 34

2.5.3 BET比表面积 35

2.6 数据采集和结果处理 36

2.6.1 激光粒度分析 36

2.6.2 比表面积-气体透过法 36

2.6.3 BET比表面积 37

2.7 结果的解释和应用 38

2.8 与其他测试方法的比较 38

2.9 小结 40

参考文献 41

第3章 水泥的水化热测试技术 43

3.1 引言 43

3.2 测试方法及原理 43

3.3 取样／样品制备 44

3.4 测试过程及注意事项 44

3.4.1 仪器 45

3.4.2 校准 45

3.4.3 搅拌 45

3.4.4 测量 45

3.4.5 评价 45

3.5 数据采集和结果处理 45

3.5.1 等温量热仪 46

3.5.2 半绝热量热仪 46

3.6 结果的解释和应用 47

3.6.1 水化热测试 48

3.6.2 温度对水化的影响 48

3.6.3 水灰比对水化的影响 48

3.6.4 水化热和凝结时间及强度间的关系 49

3.6.5 硅酸盐水泥石膏掺量的优化 49

3.6.6 辅助性胶凝材料的活性 50

3.6.7 外加剂对水泥水化的影响 51

3.6.8 干混砂浆 52

3.7 与其他测试方法的比较 52

3.8 小结 53

参考文献 53

第4章 水泥水化H核磁共振谱测试技术 56

4.1 引言 56

4.2 测试方法及原理 56

4.2.1 核磁共振基本原理 56

4.2.2 弛豫现象 57

4.2.3 弛豫时间的测量 58

4.2.4 多孔介质中流体的弛豫 59

4.2.5 弛豫理论与机理 59

4.2.6 多孔道的弛豫与反演 62

4.2.7 实验仪器 63

4.3 取样／样品制备 64

4.4 测试过程及注意事项 64

4.5 数据采集和结果处理 64

4.6 结果的解释和应用 65

4.6.1 氢质子弛豫谱与新拌浆体中水的状态与分布 65

4.6.2 氢质子弛豫时间与水化过程的关系 66

4.6.3 氢质子弛豫信号量与水化过程中物理结合水的演变关系 69

4.7 与其他测试方法的比较 71

4.8 小结 71

参考文献 72

第5章 水泥基材料自收缩测试 73

5.1 引言 73

5.2 测试方法及原理 74

5.2.1 体积测试法 74

5.2.2 长度测试法 75

5.2.3 间接测试法 77

5.3 取样／样品制备 79

5.3.1 体积测试法 79

5.3.2 长度测试法 79

5.4 测试过程及注意事项 79

5.4.1 体积测试法 79

5.4.2 长度测试法 79

5.5 数据采集和结果处理 81

5.5.1 自收缩零点的测试和确定 81

5.5.2 结果处理 81

5.6 结果的解释和应用 82

5.6.1 水泥矿物组成对自收缩的影响 82

5.6.2 水灰比对自收缩的影响 83

5.6.3 辅助胶凝材料对自收缩的影响 83

5.6.4 其他因素对自收缩的影响 83

5.7 与其他测试方法的比较 84

5.8 小结 85

参考文献 85

第6章 水泥基材料流变性能测试 90

6.1 概述 90

6.2 测试方法及原理 93

6.2.1 ICAR流变仪工作原理 94

6.2.2 ConTec Visco 5流变仪工作原理 98

6.3 样品制备 98

6.4 测试过程及注意事项 98

6.4.1 ICAR流变仪 98

6.4.2 ConTec Visco 5流变仪 100

6.5 数据采集与结果处理 102

6.6 结果解释和应用 104

6.7 与其他测试方法的比较 105

6.8 小结 108

参考文献 108

第7章 水泥基材料孔结构 110

7.1 引言 110

7.2 压汞法测孔的基本理论 110

7.3 压汞测试方法 112

7.3.1 电容法 112

7.3.2 高度法 112

7.3.3 电阻法 112

7.4 取样／样品制备 114

7.4.1 样品制备 114

7.4.2 试样处理 114

7.5 测试过程及注意事项 115

7.5.1 操作方法 115

7.5.2 注意事项 116

7.6 压汞测孔的误差问题 116

7.6.1 孔形的误差 116

7.6.2 接触角的误差 116

7.6.3 汞的表面张力 117

7.7 压汞法分析水泥基材料常用的表征参数 117

7.7.1 孔隙率 118

7.7.2 孔径分布 118

7.7.3 表面积 118

7.7.4 孔隙体积分形维数 119

7.8 MIP表征大掺量粉煤灰混凝土水化过程孔结构变化 119

7.9 与其他方法的比较 121

7.9.1 显微观察法 122

7.9.2 等温吸附法 122

7.9.3 小角X射线散射（SAXS） 124

7.10 小结 125

参考文献 125

第8章 水泥基材料微观形貌分析 127

8.1 引言 127

8.2 测试方法及原理 127

8.2.1 扫描电子显微镜（SEM） 127

8.2.2 环境扫描电镜（ESEM） 130

8.3 取样／样品制备 130

8.3.1 取样 130

8.3.2 SEM的样品制备 131

8.3.3 BSE的样品制备 131

8.3.4 喷涂处理 134

8.3.5 试样储存 135

8.4 测试过程及注意事项 135

8.4.1 试验参数 135

8.4.2 图像采集 136

8.4.3 物相识别 137

8.4.4 微区成分分析 139

8.4.5 图像分析 142

8.5 小结 148

参考文献 148

第9章 X-CT测试技术在水泥基材料中的应用 151

9.1 引言 151

9.2 测试方法及原理 151

9.3 样品制备 152

9.3.1 孔结构测试 152

9.3.2 硬化水泥浆体的碳化测试 153

9.3.3 原位监测水分传输 153

9.3.4 纤维增强水泥基材料纤维空间分布 153

9.4 测试过程及注意事项 153

9.4.1 测试过程 153

9.4.2 注意事项 154

9.5 数据采集和结果处理 154

9.6 结果的解释与应用 155

9.6.1 孔结构 155

9.6.2 硬化水泥浆体的碳化过程 156

9.6.3 原位监测水分传输 156

9.6.4 纤维增强水泥基材料纤维空间分布 158

9.7 与其他测试方法的比较 160

9.8 小结 160

参考文献 160

第10章 水泥基材料的X-射线衍射分析 163

10.1 引言 163

10.2 测试方法及原理 163

10.2.1 X-射线的产生 163

10.2.2 X-射线粉末衍射 163

10.2.3 物相定性分析 164

10.2.4 物相定量分析 165

10.2.5 Rietveld方法 166

10.3 取样／样品制备 166

10.4 测试过程及注意事项 170

10.4.1 试验参数设置 170

10.4.2 分析软件及常用数据库 170

10.5 定性与定量分析 172

10.5.1 物相定性分析 172

10.5.2 定量分析 176

10.6 与其他方法的比较 182

10.6.1 水化程度测试比较 182

10.6.2 氢氧化钙 183

10.6.3 钙矾石 184

10.6.4 非晶体 185

10.7 小结 185

参考文献 185

第11章 水泥基材料物相的热分析 187

11.1 引言 187

11.2 测试方法及原理 187

11.3 取样／样品制备 188

11.4 测试过程及注意事项 190

11.4.1 浮力及对流的影响 190

11.4.2 升温速率 190

11.4.3 试验气氛 190

11.4.4 坩埚的影响 190

11.4.5 测试过程中注意避免试样变化 190

11.5 结果处理 191

11.5.1 基线校正 191

11.5.2 数据处理 191

11.6 结果的解释和应用 191

11.6.1 常见水化物相的TG-DTG曲线 191

11.6.2 定量分析 192

11.6.3 试样处理对TGA结果的影响 195

11.7 小结 195

参考文献 196

第12章 水泥基材料红外光谱分析 197

12.1 引言 197

12.2 测试方法及原理 197

12.2.1 红外吸收的基本原理 197

12.2.2 FTIR光谱仪原理 201

12.3 取样／样品制备 203

12.3.1 样品和溴化钾 204

12.3.2 研磨 204

12.3.3 压片 204

12.4 测试过程及注意事项 205

12.4.1 分辨率 205

12.4.2 信噪比 205

12.4.3 扫描次数 205

12.5 数据和结果处理 205

12.5.1 坐标的变换 206

12.5.2 基线校正 206

12.5.3 光谱平滑 206

12.5.4 光谱差减 206

12.5.5 定量分析 207

12.6 结果的解释和应用 207

12.6.1 水泥熟料 208

12.6.2 水化过程 208

12.6.3 水化产物 210

12.7 与其他测试方法的比较 214

12.8 小结 214

参考文献 215

第13章 交流阻抗技术在水泥基材料中的应用 217

13.1 引言 217

13.2 交流阻抗谱（ACIS）的测试原理 218

13.2.1 ACIS上的容抗弧 218

13.2.2 ACIS测试的工作假定 219

13.2.3 ACIS中的参数意义 219

13.3 取样／样品制备 219

13.3.1 样品的形状 219

13.3.2 样品的尺寸 220

13.4 测试过程及注意事项 221

13.4.1 测试过程中的参数选择 221

13.4.2 测试过程中的注意事项 224

13.5 阻抗数据采集和结果处理 225

13.5.1 阻抗数据采集 225

13.5.2 阻抗测试结果的处理 225

13.6 水泥基材料ACIS测试结果的解析和应用 229

13.6.1 用于水泥基材料ACIS解析的微观结构模型 229

13.6.2 水泥基材料介电常数的测量 232

13.6.3 混凝土长期及耐久性的测量 233

13.7 与其他测试方法的比较 236

13.7.1 用其他测试方法验证交流阻抗测试的微观结构变化规律 237

13.7.2 ACIS解析参数与孔溶液浓度及孔隙率之间的关系 238

13.8 小结 238

参考文献 239

第14章 水泥基材料氯离子迁移测试 247

14.1 前言 247

14.2 测试方法及原理 252

14.2.1 电通量法 252

14.2.2 自然浸泡法 252

14.2.3 快速电迁移法 252

14.3 样品制备 254

14.3.1 电通量法 254

14.3.2 自然扩散法 254

14.3.3 扩散电迁移法 254

14.4 测试过程及注意事项 254

14.4.1 电通量法 254

14.4.2 自然浸泡法 256

14.4.3 快速电迁移法 256

14.5 数据采集与结果处理 259

14.5.1 电通量法 259

14.5.2 自然浸泡法 259

14.5.3 快速电迁移法 259

14.6 结果的解释和应用 259

14.6.1 电通量法 259

14.6.2 自然浸泡法 260

14.6.3 快速电迁移法 260

14.7 几种方法测试结果的比较 261

14.8 小结 263

参考文献 264

第15章 混凝土中钢筋锈蚀测试技术 267

15.1 引言 267

15.1.1 破损检测法概述 267

15.1.2 非破损检测法概述 269

15.2 半电池电位法 280

15.2.1 前言 280

15.2.2 测试原理 281

15.2.3 取样和样品制备 281

15.2.4 测试过程及注意事项 283

15.2.5 数据采集和结果处理 284

15.2.6 结果的解释和应用 285

15.2.7 与其他测试方法的比较 286

15.2.8 小结 286

15.2.9 半电池电位法检测实例 287

15.3 线性极化法 289

15.3.1 前言 289

15.3.2 测试原理 290

15.3.3 取样和样品制备 290

15.3.4 测试过程及注意事项 291

15.3.5 数据采集和结果处理 292

15.3.6 结果的解释和应用 292

15.3.7 与其他方法的比较 293

15.3.8 小结 294

15.3.9 线性极化法检测实例 294

15.4 极化曲线法 297

15.4.1 前言 297

15.4.2 测试原理 298

15.4.3 新拌砂浆法 299

15.4.4 硬化砂浆法 300

15.4.5 极化曲线法检测实例 303

参考文献 306