混凝土界面因素与阻尼比关系的机理分析.pdf

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1、混凝土界面因素与阻尼比关系的机理分析Analysisfortheinfluencingofconcrete’Sinterfacetothedampingratioofconcrete张海捷1柯国军2黄友珍1夏玉英1(1鄂东职业技术学院建筑工程系，湖北黄冈438000；2．南华大学城市建设学院，湖南衡阳421001)摘要：本文从粗骨料一水泥界面的角度对混凝土的阻尼性能做出分析。并在此基础上研究界面弱化后混凝土阻尼性能的变化，通过对已完成的试验数据进行验证，得出了相应的结论，为研究混凝土界面与阻尼比之间的关系提供了参考。关键词：混凝土；阻尼；界面弱化；粘结强度中图分类号：TU528文献标识码：

2、B文章编号：1003-8965(2010)01—0054—041混凝土阻尼概述从工程应用的角度上讲，阻尼是描述工程结构如何将广义振动的能量转换成可以耗损的能量的术语，是振动结构能量耗散的各种因素的总称。混凝土是一种弹塑性材料，其基本组成为胶凝材料(如水泥)、水、砂子和石子，另外还常加入适量的掺合料和外加剂，它至少包含7个相，即粗骨料、细骨料、未水化水泥颗粒、水泥凝胶、凝胶孔、毛细管孔和引进的气孔。当混凝土材料受到振动时，内部质点之间，甚至相之间产生摩擦和振动，振动能与内部孔壁发生摩擦等，使振动能被衰减，这些都是混凝土产生阻尼的原因。混凝土材料是土木工程中的主要材料，良好减振性能(高阻尼)的

3、混凝土，可较好地缓解偶然荷载、风载、海浪、地震等对建筑物引起的危害，可增强建筑结构的可靠性和舒适性11J，近年来它的研究内容正在发生重大转变，新型高阻尼、高强度混凝土材料的研究是当前功能材料领域的一个热点课题。捌。2混凝土界面与界面弱化的提出众所周知，混凝土的物理力学性能及其耐久性主要取决于水泥石、骨料及二者的界面结合性能，而水泥石与骨料之间的界面粘结区域是混凝土的薄弱环节，界面的结合情况对混凝土的性能有着重要影响。1962年，JLyubimove等人闻首先在细观级上对界面进行深入研究，提出界面过渡区的概念。他们用显微硬度测试技术发现在靠近骨料表面处，硬度最小，向基体方向移动，硬度逐渐增加

4、，呈梯度变化，到100斗m以后达到常数。界面过渡区内从骨料表面到水泥浆本体，孔隙率由大到小、晶体粒子由多到少及择优性逐渐变弱等不利的梯度分布现象的叠加构成了界面薄弱区。可以推断，骨料一水泥界面同样是影响混凝土阻尼性能的重要因素之一，本文现就曾有试验数据的基础上对混凝土界面因素的影响机理做出一定分析。目前主要界面研究文献主要旨于提高混凝土强度性能和耐久性能，所以改善这一界面的组成、结构与性能，即界面强化，是大量研究文献的研究内容。目前改善界面区微观结构的方法主要有两种闯：一是掺入矿物掺合料；二是从集料表面入手改变这一薄弱的区域。比如用酸碱溶液对集料表面进行处理，用有机偶合剂或环氧树脂涂抹在集

5、料的表面，用矿渣作为集料。如果减弱骨料一水泥石界面的粘结强度，混凝土抗压强度将降低，同时增加相之间的摩擦和振动机会，混凝土消耗能量的能力增加，则对提高阻尼性能有利。所以，在不改变普通混凝土的组成成分的条件下，笔者曾通过试验从骨料界面入手，提出界面弱化的思想，以期为配制高阻尼混凝土打下基础，并研究界面粘结强度与阻尼比的关系。机理3不同类型骨料界面对阻尼比的影响3．1不同抗压强度的骨料界面机理混凝土内各相之间的振动和摩擦是产生阻尼的主要原因之一，骨料与水泥石之间的界面粘结区域是混凝土的薄弱环节，骨料与水泥石的接触界面越大，之间振动和摩擦的机会越多，混凝土阻尼比就越大。随着混凝土抗压强度的降低，

6、混凝土试件中的《g鼍：Z+纂瞧+纂噬+鼙理—·-纂崔十鬃疆+铀睡lO20304050∞抗压强彰鼽图1不同响应频率下，碎石混凝土阻尼比随强度变化关系注：第。组表示在不同响应频率条件下(即试件尺寸不同)，以下同。细骨料用量增加，水泥用量减少，所以混凝土的密实度降低，骨料界面的粘结面积增大，在外界激励下，混凝土内产生阻尼的机会增加。试验测试结果旧证明，混凝土阻尼比值随抗压强度的提高而降低。3．2骨料表面特征的影响界面的粘结强度很大程度上取决于骨料表面的粗糙程度，表面越粗糙，水泥石与骨料在界面的剪切强度越大，同时粘结区面积越大，当骨料从规则的几何体到毫无规则的几何体时，界面粘结强度约提高了3倍研。

7、我们以常见的3种粗骨料：碎石、卵石和轻骨料来分析，其中卵石的表面相对最光滑，且呈惰性，混凝土拌合过程中，骨料表面易形成水膜，阻碍水泥砂浆在骨料表面的附着，所以界面粘结强度相对最小：碎石经过破碎加工，其表面有新鲜的缺陷、扭折和错位以及由于“断健”而存在表面剩余键力，有利于与水泥浆体进行化学反应形成强粘结的界面；而轻骨料粒径相对最小，则总粘结表面积最大，且轻骨料本身多孔，在新拌混凝土中具有吸水和供水作用，吸水作用使得轻集料附