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1、水泥与混凝土界面过渡区对混凝土性能的影响及其改善措施Transtionzone’sinfluencesonbehaviorofconcreteandItsmeasuresofimprovement江晨晖1吴星春2胡丹霞2(1.浙江工业大学,浙江杭州310014;2.深圳茂华装饰工程有限公司,浙江杭州310006)摘要:本文从混凝土界面过渡区的微观结构和形成机理出发,较全面地分析了影响界面过渡区强度的诸因素和过渡区对混凝土力学性能的影响,并在此基础上提出了改善过渡区结构和性能的有效措施。关键词:界面过渡区;水泥基相;钙矾石;骨料;范德华引力Abstract:Thispaperpro
2、ceedsfrommicrostructureandformationmechanismoftransitionzoneofconcrete,hasanalyzedfactorsthatimpactsonstrengthoftransitionzoneanditsinfluencesonmainmechanicalperformanceofconcrete.Moreover,onthisbasis,hasputforwardaseriesofvalidmeasuresofimprovingstructureandperfor-manceoftransitionzone.Keywo
3、rds:transitionzone;hydratedcementpaste;ettringite;aggregate;VanderWaalsforceofattraction中图分类号:TU528文献标识码:A文章编号:1003-8965(2006)02-0027-04研究。事实上,之所以把界面过渡区作为混凝土的0引言一种独立要素,说明其结构和性能与非过渡区水泥水化物存在较大的差异,有必要对其进行单独的分混凝土是由其组成成分水泥、水、细骨料、粗骨析和研究。许多关于混凝土性能方面的现象难以从料通过适当的搅拌、成型、养护工艺,经过一系列复其他方面寻求解答,却能通过对界面过渡区的分析
4、杂的物理和化学变化而形成的一种人造石材。硬化而得到解释。诸如在相同水胶比、相同水化时间的后的混凝土,可以分为水化水泥基相(水泥石)(hy-前提下,水泥砂浆的强度比混凝土要高;随着粗骨dratedcementpaste)、分散粒子(aggregate)和界料粒径的增大,混凝土的强度降低,在遭遇火灾时,面过渡区(transitionzonebetweencementpaste混凝土弹性模量比抗压强度降低要快;混凝土的抗andaggregate)3个构成要素。混凝土作为一种典拉强度比抗压强度小一个数量级等等。型的水泥基复合材料,其结构和性能不是其组成成1混凝土界面过渡区的分的简单叠加。
5、微观结构和形成机理从国内外的研究现状来看,关于水化水泥基相的研究比较全面深入,所形成的理论也比较成熟;1.1界面过渡区的微观结构分散粒子由于其自身性质单一稳定,对混凝土性能界面过渡层是指硬化水泥浆(水泥基相)和骨料的影响相对较小;而界面过渡层因其组成成分和水(分散基相)之间的薄层部分,也称为混凝土的第3泥水化物相同,故研究者常常忽略对其进行专门的相。通常,其厚度约为10~50μm,存在于骨料的外27水泥与混凝土充多孔结构中的孔隙,这使得过渡层的密实程度稍有增大。2界面过渡层对混凝土性能的影响2.1影响界面过渡层强度的因素混凝土界面过渡层微观结构十分复杂,这意味着影响其强度的因素也
6、很复杂,且各个因素并非独立作用,使得研究非常困难,难以系统化。根据目前的研究现状,在众多影响因素中,以下3点是最主要的:(1)大体积毛细孔隙的存在界面过渡区中水化产物与界面处骨料粒系之间的黏结是依靠分子间的范德华引力(VanderWaalsforceofattraction)。因此,界面过渡区的强图1混凝土界面过渡区高倍显微图(a)和模型结构图(b)度取决于其中所存在孔隙的体积和孔径,孔隙的体积和孔径越大,其强度越低。即使对低水灰比的混围,约占全部水泥浆体的1/3。界面过渡层的特征凝土而言,其早期界面过渡区中孔隙的体积和孔径是富集于界面上定向排列的Ca(OH)2(以下简写为都较相
7、应普通砂浆中孔隙为大,相应地,前者的强CH)粗大结晶。过渡区范围内,接触层与骨料表面度要弱(见图2)。然而随龄期增长,界面过渡区的强处几乎都是定向排列的六方片状CH结晶;中间层度变得和砂浆相当甚至大于砂浆,这是因为水泥石分布着CH及粗大钙矾石针状晶体(AFt,AFm)及少的组成成分和骨料之间发生缓慢化学反应而生成量的C-S-H凝胶。图1(a)为高倍电子显微镜下观新的结晶产物,这些产物既能起到进一步填充界面察到的界面过渡区的CH晶体形态;图1(b)为界面过渡层中孔隙的作用,又能有效
