普通混凝土的硬化结构

《普通混凝土的硬化结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四讲普通混凝土的硬化及结构形成过程主要内容混凝土结构概述普通混凝土宏观堆聚结构的分层现象硅酸盐水泥的水化反应及凝结硬化水泥石的亚微观结构及强度水泥石的工程性质水泥浆体与集料间的过渡区结构水泥石—集料的界面粘结和微裂缝一、混凝土结构概述普通混凝土的宏观组织呈堆聚状，它是由各种形状和大小的集料颗粒和水泥石所组成。见图：其中其胶结作用的物质，是由水泥凝结硬化而成的水泥石。混凝土是多相（气相、液相、固相）、多孔的材料。从宏观上看，可将混凝土视为由集料颗粒分散在水泥浆基体中的两相材料。微观上，存在毛细管、孔隙及其中所含的气和水以及微裂缝等内在的缺陷。在水泥浆与集料结合的界面

2、，还存在着过渡区。硬化混凝土的结构是由3部分组成：水化水泥浆体、集料、水泥浆体和集料的过渡区。一、混凝土结构概述我们可以把普通混凝土看成是由水泥石与粗细集料组成的复合材料。它的力学性能主要取决于水泥石的性能、粗细集料的性能，以及水泥石与集料之间的粘结力和它们的相对体积含量。水泥石亚微观结构水泥石的含量约占总体积的1/4,通常对混凝土的性能的影响起着主要作用。水泥石的亚微观结构见图，对水泥石和混凝土许多性能的影响，显得更为重要。普通混凝土还具有毛细管—孔隙结构的特点。它与混凝土的一系列物理性质，有着密切关系。这些毛细管—孔隙包括混凝土成型时残留下来的气泡，水泥石中的毛

3、细管孔腔和凝胶孔，以及水泥石和集料接触处的空穴等等。此外可能存在着由于水泥石的干燥收缩和温度变形而引起的微裂缝。普通混凝土的孔隙率，一般不少于8-10%.混凝土结构形成过程：从混合料的制备和浇灌入模的时候就开始了。此后，在混凝土的密实成型时期、养护和硬化时期，以及在混凝土制品和结构物的使用时间，其结构都有很大的发展和变化。但是，对混凝土的结构起着重要作用的，则是从混凝土浇灌入模、密实成型时起，到混合料凝结而失去其流动性，以及随后混凝土养护和硬化的一段时间。二、普通混凝土宏观堆聚结构的分层现象外分层a图不同粒径的固体i粒子沉降距离b图分层的开始c图分层的结果粗大的颗粒

4、沉积于下部，多余的水分被挤上升或积聚于粗集料的下方。外分层使混凝土沿着浇灌方向的结构不均匀，其下部强度大于顶部。表层混凝土成为最软弱部分。内分层混凝土内分层划分为三个区域。区域1位于粗集料的下方，这个区域称为充水区域，含水量最大，在其蒸发后则形成孔穴，是混凝土中最弱的部分。也是混凝土渗水的主要通道和裂缝的发源地。内分层区域2：正常区。区域3：密实区由于混凝土内分层，使混凝土具有各向异性的特征。表现为沿着浇灌方向的抗拉强度较垂直该方向的为低。至于水泥石，可以近似把它看作匀质热各向同性的材料。但由于水泥浆中水泥粒子的沉降，也会引起水泥石上下部位密实度的差异。三、硅酸盐水

5、泥的水化反应及凝结硬化1、硅酸盐水泥的矿物组成2、各种熟料矿物的水化及单独与水作用时表现出的特征3、水泥的水化反应3、水泥的凝结硬化硅酸三钙3CaO·SiO2简写为C3S含量37%60%硅酸二钙2CaO·SiO2简写为C2S含量15%37%铝酸三钙3CaO·Al2O3简写为C3A含量7%15%铁铝酸四钙4CaO.Al2O3.Fe2O3简写为C4AF含量10%18%（一）硅酸盐水泥的矿物组成（二）熟料矿物水化1、硅酸三钙水化3CaO.SiO2)+nH2OxCaO2SiO2yH2O+(3-x)Ca(OH)2式中：x=CaO/SiO2或X=C/S——钙硅比研究

6、表明：在不同浓度的氢氧化钙溶液中，水化硅酸钙的组成是不同的。当氢氧化钙浓度约为1-2mol/L时，生成C/S小于1的固相（由水化硅酸一钙和硅酸凝胶组成）；如氢氧化钙浓度更低，则水化硅酸一钙就会分解成氢氧化钙与硅酸凝胶；当氢氧化钙浓度约为2-20mol/L时，生成C/S为0.8-1.5的水化硅酸钙固相。这一类水化硅酸钙统称为C-S-H（Ⅰ）或CSH(B).当溶液中氢氧化钙浓度饱和时（即CaO≥1.12g/L)，生成碱性更高(C/S为>1.5)的水化硅酸钙固相。这一类水化硅酸钙统称为C-S-H（Ⅱ）或C2SH2.硅酸三钙的水化产物的组成不是固定的，和水固比、温度、有无异

7、离子参与等水化条件都有关。在常温下，水固比减小，将使水化硅酸钙的C/S提高。（图1）水化硅酸钙的组成随水化反应的进程而改变，其C/S随龄期的增长而下降。水化硅酸钙统称为C-S-H凝胶或C-S-H。一般所测得的C/S比平均值通常变动于1.5-1.7之间。图1水化硅酸钙与溶液间的平衡图2水固比对C-S-H的影响C3S的水化进程C3S的水化进程分5个阶段(图3）Ⅰ：初始水化期加水后立即发生急剧反应，15min内结束。Ⅱ：诱导期反应缓慢，一般持续2-4h。相当于初凝结束时间。Ⅲ：加速期。反应重新加快，本阶段（4-8h)。此时终凝结束。Ⅳ：衰退期，反应速率随时间下降，约持