普通混凝土的硬化及结构形成过程

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1、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及凝结硬化水泥石的亚微观结构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混凝土结构模型一、混凝土结构概述结构与性能的关系硬化混凝土的结构与形成过程宏观结构微观结构（一）结构与性能的关系材料的各种性能与其内部结构存在依存关系，材料的内部结构往往决定了其性能。因此改变结构，即可改变其性能。混凝土材料也不例外。混凝土的各种性能（强度、弹性、收缩、徐变、开裂、耐久性）均受混凝土的结构影响。（二）硬化混凝土的结构1、宏观结构-均匀普通混凝土的宏观组织呈堆聚状，内部结构十

2、分复杂。组成：视为集料分散在水泥石中两相复合材料。2、微观结构-不均匀水化产物不同尺度的孔隙多相：气相、液相、固相多组分：粗细集料+水泥石多孔：毛细管、孔隙、微裂缝（二）硬化混凝土的结构与形成硬化混凝土的结构:水化水泥浆体集料水泥浆体和集料的过渡区混凝土结构的形成：拌和→浇注→密实→硬化→混凝土（三）过渡区(ITZ)存在于在水泥浆体与集料结合的界面，过渡区是围绕大集料周围纳一层薄壳，此处的硬化水泥浆体的结构与系统中水泥石或水泥砂浆的结构有明显的不同，其厚度一般为10～15μm，是混凝土性能中的一个薄弱环节。二、普通混凝土宏观堆聚结构的分层现象外分层定义危害内分层定义三个区域危害（一）外分

3、层现象定义危害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沉积于下部，多余的水分被挤上升或积聚于粗集料的下方而导致的混凝土不均匀现象。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。（二）内分层现象定义：粗骨料间隙内砂浆中，砂颗粒及水泥颗粒下沉、水上浮的现象。三个区域：区域1：充水区域区域2：正常区区域3：密实区危害：充水区域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。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。三、硅酸盐水泥的水化及凝结硬化钙硅比硅酸盐水泥

4、水化产物的组成与结构水泥石的微观结构胶孔比（一）钙硅比1、钙硅比定义3CaO.SiO2+nH2OxCaO2SiO2yH2O+(3-x)Ca(OH)2x=CaO/SiO2或X=C/S，称为钙硅比。2、影响钙硅比因素—氢氧化钙溶液的浓度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

5、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。（一）钙硅比胶体晶体水化硅酸钙凝胶，呈纤维状，称托贝莫莱石凝胶，约占总体积的50%；水化铁酸钙或或水化铁铝酸钙Ca(OH)2六方片状晶体，约占总体积的25%；水化铝酸钙：六方板状晶体高硫型

6、3CaOAl2O332CaSO432H2O（钙钒石）为针状或杆状晶体低硫型3CaOAl2O3CaSO412H2O（二）硅酸盐水泥水化产物的组成与结构四、水泥石的亚微观结构及强度C-S-H凝胶的化学组成是不固定的，C/S和水硅比在较大范围内变动，还存在Al3+、Fe3+、SO-4等离子。C-S-H有很大的比表面积，因为凝胶中有大量的孔存在；C-S-H结晶程度极差；C-S-H凝胶是由不同聚合度的硅酸根与钙离子组成的水化物。单聚物占22%-30%，三聚物和四聚物很少，其他多聚物达44%-51%。1、水化硅酸钙的化学组成与结构C-S-H凝胶的形貌（P90图2-2-7-5、6、7、8）

7、Ⅰ型C-S-H：为纤维状粒子Ⅱ型C-S-H：呈网络状粒子Ⅲ型C-S-H：等大粒子Ⅳ型C-S-H：外观呈皱纹状1、水化硅酸钙的化学组成与结构2、氢氧化钙结晶相的组成与结构具有固定的化学组成，纯度较高，属三方晶系。其晶体构造属于层状。其层状构造为彼此连接的八面体，结构层内为离子键。为片状形态。钙钒石属三方晶系，为柱状结构。见图2-2-7-12.单硫盐（AFm相)属三方晶系，呈层状结构，为六方板状结构。见图2-2-7-13。3、钙钒石和A