化学浸泡作用下热冲击花岗岩物理特性与导热性能演化机制

为了研究化学浸泡作用下热冲击花岗岩物理特性与导热性能演化特征,对25～600 ℃范围内不同温度热冲击作用后的花岗岩试件开展了长期的酸性和中性溶液浸泡试验,结合超声检测、核磁共振测试、热常数分析和扫描电镜试验,定量表征了热化改性花岗岩试件物理参数随热冲击温度的演化规律,建立了各物理参数之间的内在关联性,揭示了物理性质变化的微观机制。
研究结果表明：随着热冲击温度的升高,热化改性试件的体积逐渐增大,质量和密度逐渐降低,纵波波速呈线性下降,孔隙率呈幂函数递增,导热系数和热扩散系数分别呈指数下降和线性下降;相同热冲击温度下,热化改性试件的体积增长率、纵波波速和导热系数由大到小依次为未浸泡>水浸泡>酸浸泡,质量降低率和孔隙率从高到低依次为酸浸泡>水浸泡>未浸泡;孔隙率增大和导热性能劣化均伴有纵波波速的下降,可通过测量纵波波速对孔隙率和导热性能进行估测;热化改性试件的孔隙结构对150～450 ℃范围内的温度更为敏感,固体颗粒骨架对450 ℃以上温度更为敏感,颗粒骨架的劣化又将进一步引起孔隙结构的演化;热化改性作用引起的微观孔隙结构发育和物相转变是导致物理性质变化的本质原因,其中以高温热冲击起主导作用,研究发现300 ℃可作为产生强烈热冲击的温度阈值。