[发明专利]一种测定水泥基材料孔结构的热孔计法

权利要求书

1.一种测定水泥基材料孔结构的方法，包括测定水泥基材料的内部微孔总体积、微孔形状、孔隙率和孔半径分布中的一种或多种，具体包括如下步骤：

(1)将水泥基材料样品干燥至恒重并称其重量m_d；测定水泥基材料样品的总体积V_样；

(2)将干燥后的样品放入去离子水中，经过真空水饱和处理后备用；

(3)将样品置于差示扫描量热仪的坩埚中进行DSC测试，得到样品温度T与对应热流量P的数据，根据焓变W＝P/v，其中v为升降温速率，样品孔中水的过冷度ΔT＝T，得到样品孔中水的过冷度ΔT与对应焓变W的数据；所述DSC测试的控制条件为：DSC测试包括升温阶段和降温阶段，升降温速率恒定，且升降温速率v均控制为10～0.15℃/min中的任一值；其中，样品温度T的最低温度T_min不高于样品内部所有孔中的水完全结冰的温度，对应的ΔT_min＝T_min，最高温度T_max不低于样品内部所有孔中的水完全融化的温度，对应的ΔT_max＝T_max，T的单位为摄氏度；

(4)根据式(5)，得到过冷度ΔT与对应冰体积Vice的对应关系图；

Vice=∫ΔT1ΔTmaxWmdWth(ΔT)ρ(ΔT)dΔT---(5)]]>

其中，样品温度为ΔT1时的单位质量样品中的冰体积Vice；

降温时，

Wth(ΔT)=(273.15+ΔT)·(-1.2227-4.88Ln(1+ΔT273.15)+10.126×10-3ΔT+1.256×10-5ΔT21-4.556·10-5(ΔT-0.227ΔT2))·40.940.9+0.39ΔT---(10)]]>

升温时，

Wth(ΔT)=(273.15+ΔT)·(-1.2227-4.88Ln(1+ΔT273.15)+10.126×10-3ΔT+1.256×10-5ΔT21-4.556·10-5(ΔT-0.227ΔT2))·40.9-0.39ΔT40.9+0.39ΔT---(11)]]>

ρ(ΔT)≈0.9167-2.053×10^-4ΔT-1.357×10^-6ΔT²    (12)

其中，Wth(ΔT)为升温或降温时单位质量液相所放出的固化焓理论函数，ρ(ΔT)为密度函数；

(5)根据过冷度ΔT与对应冰体积V_ice的对应关系图，定性判定孔半径r中小于100nm微孔中的结冰和融化曲线趋势，并定量得到样品中同一冰体积Vice下，升温阶段所对应的过冷度ΔT_M-Vice和降温阶段所对应的过冷度ΔT_F-Vice；

(6)获得微孔形状：将步骤(5)中所得到的同一冰体积Vice所对应的ΔT_M-Vice和ΔT_F-Vice代入式(14)中，得到孔型系数λ的值，并根据λ的大小判断该冰体积Vice下对应发生相变的水所在的微孔的形状：λ＜0.5时，微孔为球型孔；λ≥0.5时，微孔为圆柱型孔；

λ≈ΔTM-ViceΔTF-Vice---(14)]]>

(7)获得微孔孔半径分布：根据式(6)获得dv/dr与孔半径r的关系图，其中V代表孔体积，根据dv/dr与r的关系图分别获得升温和降温时的孔半径分布；

dVdr=K(r,n)·WmdWth(ΔT)ρ(ΔT)·dΔTdr---(6)]]>

降温时，r=-64.67ΔT+0.57---(8)]]>

升温时，r=-32.33ΔT+0.69---(9)]]>

K(r,n)=(rr-0.8)n---(13)]]>

其中，K(r，n)为与孔型和孔半径有关的函数，n为孔型经验参数，当微孔为圆柱型孔时，n＝2，当微孔为球型孔时，n＝3；

(8)获得微孔孔隙率：根据式(15)获得微孔的总体积V_总，将微孔的总体积V_总与样品总体积V_样相比，得到样品的微孔孔隙率；

其中，ΔT_min＝T_min，ΔT_max＝T_max。