摘要
养护温度是影响水泥基材料水化进程及水化性能的重要因素，直接决定着水泥强度发展和工程施工进度。本文分别从水化放热性能、电性能、抗压强度和凝结时间四个角度研究水化机理的温度效应，并通过定量计算研究了温度对纯水泥体系和矿渣-水泥复合体系的水化动力学和早期孔结构变化规律的影响。主要的研究内容和结论如下： （1）测试了20℃、30℃和40℃下不同矿渣掺量（0%、5%、15%、25%）的浆体样品3d内的水化放热量和水化放热速率。试验结果表明：温度越高，水化放热量和放热速率峰值越高；矿渣掺量越高，水化放热量和放热速率越低。这表明升高温度会增加水化热，掺矿渣能降低水化热，且在这种小掺量范围内水化热降低效果随矿渣掺量增加而增强。基于Krstulovic-Dabic水化动力学模型，根据水化热计算出了水化动力学参数并模拟了水化过程，结果发现20℃下的纯水泥浆体和矿渣-水泥复合浆体都具有明显的NG-I-D过程，而升高温度至30℃和40℃下的纯水泥浆体只观察到NG-D过程。当掺入矿渣后，复合胶凝体系在水化程度相对较低的情况就开始由NG转变为I过程。 （2）测试了20℃、30℃和40℃下掺与不掺矿渣（0%、25%）以及一组20℃下掺25%矿渣的浆体样品加NaOH的浆体样品的电阻率，并取水化至两交点的水化产物做XRD测试。试验结果表明：温度越高，校正后的纯水泥浆体电阻率越大；与空白组对比，掺矿渣后电阻率曲线经历“先高后低再高”的过程，掺矿渣的浆体样品与空白组的电阻率有两个交点，并且提高温度会使得两交点提前出现，当温度从20℃升高至40℃时，第二交点出现时间提前了约10倍；加NaOH未改变浆体电阻率发展的总体规律，但电阻率微分曲线的第二特征值峰点出现了右移，第三特征值点出现了左移。XRD结果显示，与空白组对比，掺矿渣的浆体在3d时Ca(OH)2减少。以上结果表明在水化初期，等量取代水泥而掺入的矿渣，由于其颗粒中可溶导电离子较水泥颗粒少，使得含有矿渣的水化体系早期电阻率较高；随着水泥快速水化固相水化产物增多，纯水泥水化体系的电阻率超过含矿渣的水化体系；随着水泥水化反应的进行，生成大量的Ca(OH)2激发了矿渣的水化活性并不断被消耗，使得复合胶凝体系水化加剧，并且升高温度可以使这一激发过程提前。 （3）通过理论公式将电阻率与浆体硬化过程中的孔结构相关参数联系起来，建立一定的相关性。研究发现20℃、30℃和40℃下的水泥浆毛细孔隙率与电阻率呈现较好的线性关系，分别为：φcp=-0.0325ρ+0.5794,(R2=0.989)，φcp=-0.0330ρ+0.5449,(R2=0.992),φ2cp=-0.0413ρ+0.5268,(R2=0.946)，温度越高，直线斜率越大，截距越小。升高温度后，早期毛细孔隙率和总孔隙率降低，凝胶孔隙率升高。浆体内部孔隙的曲折度增加，液相离子传输路径增加，孔隙收缩因子先增后减，当水化产物不断生成后，液相离子传输速率变得较缓慢。掺入矿渣后的复合浆体其内部孔隙的曲折度增加，收缩因子减小，离子传输路径增加。 （4）测试了20℃、30℃和40℃下不同矿渣掺量（0%、5%、15%、25%）的3d、7d、28d抗压强度和不同矿渣掺量（0%、25%）的凝结时间。试验结果表明，温度升高有利于早中期抗压强度增长却不利于后期强度增长，温度从20℃升高至40℃，3d、7d抗压强度不断增长但28d强度降低；温度升高，促进了早期凝结水化，凝结时间缩短，且初凝终凝时间间隔也缩短。当温度从20℃升高至40℃后，初终凝时间大约缩短一半。
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