基于NMR技术的孔隙结构与充填体强度关联机制

张友志; 甘德清; 薛振林; 刘志义; 陈勋

doi:10.15961/j.jsuese.202100524

工程科学与技术 ›› 2022, Vol. 54 ›› Issue (04) : 121 -128. DOI: 10.15961/j.jsuese.202100524

基于NMR技术的孔隙结构与充填体强度关联机制

张友志, 甘德清, 薛振林, 刘志义, 陈勋

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摘要

充填料浆凝固后形成的充填体中含有大量的孔隙，孔隙对充填体力学性能的影响尚不明确。为探究充填体内孔隙结构与充填体单轴抗压强度（uniaxial compressive strength,UCS）的关联机制，利用十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate,SDS）调节充填体内的孔隙含量，采用低场核磁共振技术（nuclear magnetic resonance,NMR）测试充填体内部孔隙的横向弛豫时间，利用压力机测试充填体的UCS，利用扫描电镜（scanning electron microscope,SEM）获取充填体破坏面孔隙结构的微观图像，对孔隙的孔径分布进行了分析，对孔径的分形特征进行了研究。结果表明：充填体内孔隙总量随着养护龄期的增加逐渐降低，且SDS掺量越高，样品在14与28 d时的孔隙总量越接近；多害孔隙的占比随着养护龄期的增加明显降低，且与样品的UCS呈负相关，无害孔隙、低害孔隙、有害孔隙的占比在各龄期间变化较小；SDS掺量为所用水泥质量的0.2%时对样品的UCS最有益；孔径在5～130 nm区间的孔隙数量具有较为明显的分形特征，而孔径不在该区间的孔隙数量不具有分形特征；水泥水化产物中的钙矾石呈簇状，钙矾石因生长、发育、延伸而挤占了孔隙空间是孔隙总量、多害孔隙数量随养护龄期增加不断降低的微观原因。研究结果可以为更全面地理解充填体强度提供理论支撑。