Page 76 - 水利学报2021年第52卷第11期

表 3 水泥砂浆试块数量及试验用途

阶段 类别 组别 水胶比 替代率/% 数量
P/C-0 0 6
P/C-4 15 6
1 极限压力测试阶段 M1 P/C-8 0.415 15 6
P/C-12 15 6
P/C-16 15 6
P/C-0 0 18
P/C-4 15 18
2 预压力施加阶段 M2 P/C-8 0.415 15 18
P/C-12 15 18
P/C-16 15 18
2.3 材料检测

（1）将经过干燥后的 CPVPC，放入场发电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）下观察。以确认 CPVPC
是否制备成功，并观察具体外观形态。
（2）由于 CPVPC 在水泥砂浆制备中作为凝胶材料使用，所以须符合水泥凝胶材料的基本参数，通
过对 CPVPC 进行激光粒度检测（激光粒度仪），确定 CPVPC 符合水泥颗粒的粒径级配分布，并确定
PVP 薄膜厚度。按下式计算：

D = (D n - D c ) 2 （2）
式中：D n 为 CPVPC 粒径，μm；D c 为水泥颗粒粒径，μm。

3 试验结果

3.1 CPVPC 电镜下的外观结构分析 将制备好的
类细胞体，以定量形式掺入水泥砂浆浆体中，制备
水泥砂浆试块。在试块初凝后，对试块进行取样。
试样经真空、喷金处理后，放入电镜下观察 CPVPC
的形态。电镜下外观结构如图 2 所示。
从整个 CPVPC 形成过程中来看，在高转速搅拌
下 ， PVP 与 水 泥 熟 料 在 溶 液 中 有 较 高 的 分 散 度 ，
PVP 覆 盖 水 泥 熟 料 可 以 看 作 是 近 似 均 质 覆 盖 的 过
程。但是，从图 2 可知，类细胞体在电镜观测下呈
现非规则球体状，这种情况的出现是由于 CPVPC 的
形状主要取决于水泥熟料形状，水泥熟料形状存在 图 2 SEM 下的 CPVPC 外观结构
不规则性；其次，熟料表面覆盖薄片状的分子级 PVP，PVP 的覆盖可能存在不均匀性，这两种原因同
时导致 CPVPC 的形状不规则。为进一步确定 CPVPC 是否制备成功，对其进行 EDS 检测，得到其组成
元素及占比。如图 3 水泥熟料及 CPVPC 能谱、表 4 水泥熟料及 CPVPC 的元素占比。
根据表 4 结果可知，本文中使用的水泥熟料测得的钙硅比为 3.17，符合硅酸盐水泥特征。但是在
类细胞体中，钙硅比降低到 2.74，这种情况的出现是由于其他元素占比增大，导致其钙与硅的含量
有不同程度的下降。碳元素与氧元素含量比水泥颗粒均有较多增加，其中碳元素增加最为显著，增
幅达 20.85%。这是因为 PVP 作为有机高分子材料，所以组成元素主要为碳元素和氧元素 ［22］ 。因此，
水泥颗粒表面上片状附着物即为分子级 PVP，表明类细胞体形成。
3.2 类细胞体粒径级配分析 水泥颗粒粒径级配是评价水泥性能的重要标准，是影响水泥性能的重

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