影响混凝土孔含量和孔结构的主要因素
混凝土科学与技术思考题详解
混凝⼟科学与技术思考题详解《混凝⼟科学与技术》课后思考题混凝⼟概述1.现代混凝⼟的定义是什么？是指由⽆机的、有机的或⽆机有机复合的胶凝材料、颗粒状⾻料、⽔以及必要时加⼊的化学外加剂和矿物掺和料等组分按⼀定⽐例拌合，并在⼀定条件下经硬化后形成的复合材料2.现代混凝⼟有哪些分类⽅法？3.现代混凝⼟技术的发展重点和⽅向是什么？（⼀）解决好混凝⼟耐久性问题（⼆）使混凝⼟⾛上可持续发展的健康轨道⾻料1.⾻料在传统混凝⼟与现代混凝⼟技术中所起的主要作⽤是什么？有何异同？传统混凝⼟：以⼲硬性和低塑性为主体，浆体相对⽤量少，⽯⼦砂⼦堆积构成⾻架，传递应⼒，起强度作⽤。
2.现代混凝⼟：⽐如预拌混凝⼟，以⼤流态为主体，浆⾻⽐提⾼，砂⽯更多情况下悬浮于胶凝材料浆体中。
传递应⼒功能明显减⼩，⾻料的作⽤更多体现在抑制收缩、防⽌开裂上。
3.粗⾻料和细⾻料是如何划分的？细⾻料：0.15~5mm粒径的⾻料，如砂粗⾻料：粒径⼤于5mm的⾻料，如碎⽯4.在制备混凝⼟过程中，需要考虑⾻料的那些特性？它们是如何影响着混凝⼟的性能？化学外加剂1.在现代混凝⼟中，化学外加剂按照其主要功能可以分为哪四⼤类？2.什么是减⽔剂？减⽔剂在混凝⼟中的主要作⽤是什么？其作⽤机理⼜是什么？减⽔剂指⼀种在混凝⼟拌合料坍落度相同条件下，能减少拌和⽔⽤量的外加剂。
3.什么是引⽓剂？引⽓剂在混凝⼟中的主要作⽤是什么？其作⽤机理⼜是什么？在混凝⼟搅拌过程中能引⼊⼤量均匀分布、稳定⽽封闭的微⼩⽓泡，起到改善混凝⼟和易性，提⾼混凝⼟抗冻融性和耐久性的外加剂。
矿物掺合料1.什么是矿物掺合料？在现代混凝⼟中常⽤的矿物掺合料有哪些？它们对混凝⼟的性能有哪些影响？矿物掺和料是指在混凝⼟拌合物中，为了节约⽔泥，并改善混凝⼟性能⽽加⼊的具有⼀定细度的天然或者⼈造的矿物粉体材料，是混凝⼟的第六组分。
主要有粉煤灰、粒化⾼炉矿渣、硅粉、沸⽯粉、磨细的⽯灰⽯等。
其掺量⼀般较⼤（通常占胶凝材料的20~70%）。
混凝土抗渗性
混凝土抗渗性混凝土是建筑业中常用的建筑材料之一，因为其具有很好的压缩强度，一般用于承载大型建筑和结构物。
但是随着世界经济的发展和人们生活水平的提高，建筑对混凝土材料的性能要求也越来越高，建筑物需要更长久、更牢固和更具美观的特性。
其中，混凝土的抗渗性在建筑物维护和使用中扮演着重要的角色。
本文将详细介绍混凝土抗渗性的原理、影响因素、测试方法和提高措施。
1. 抗渗性原理混凝土抗渗性会影响混凝土的使用寿命和耐候性，因此在建筑物设计中需要考虑抗渗性。
混凝土抗渗性主要是指混凝土中的孔隙和毛细孔结构，这些孔隙和毛细孔的大小、形态、连通性等参数都直接影响混凝土的渗透性和抗渗性能力。
其中，缺陷是渗透性的主要因素。
混凝土的干缩、干裂和冻融损伤都是混凝土抗渗性的主要缺陷，并影响着混凝土的使用性能。
2. 影响因素（1）混凝土质量混凝土质量是影响抗渗性的重要因素之一。
质量差的混凝土中会存在过多的气孔、裂纹等缺陷，直接导致混凝土的渗透性增加，劣化速度也会加快。
因此，选择高品质的材料、优化混凝土配合比、严格控制施工过程和进行科学管理都能提高混凝土抗渗性。
（2）砼养护混凝土的养护对混凝土抗渗性有着直接影响。
养护不当或者养护时间不够就会导致混凝土表面的水分蒸发太快，加速干缩、干裂和龟裂的形成，缩小毛细孔和孔隙结构，从而影响混凝土的渗透性能力。
（3）温度在高温下，混凝土的温度会上升，会造成混凝土内部结构的变化，进而改变混凝土的渗透性能。
另一方面，在低温环境下，混凝土易于产生冻融损伤，影响混凝土的抗渗性能。
（4）水泥品种不同类型的水泥在成分和性质上存在差异，也会影响混凝土抗渗性。
普通硅酸盐水泥（Portland cement）中的C3S会与水发生反应，产生Ca（OH）2，加剧水分的透过性；セラミックス工場Alt水泥中的MgO反应稳定，对于防止混凝土的荷重，透水性和耐久性有着比普通硅酸盐水泥更好的效果。
3. 测试方法混凝土抗渗性的测试主要是通过测定混凝土的渗透率来进行的。
水泥石的孔结构研究
孔结构研究目的
研究孔结构的主要目的就是获得水泥 胶凝材料的宏观性能（强度、抗渗性、抗 冻性、耐久性等），建立孔结构——材料 性能的定性或定量的相互关系模型，对于 孔结构的研究有助于对水泥胶凝材料的宏 观性能进行控制和优化。
迄今为止，虽已建立了诸多孔结构与强度的 关系，但总是因孔结构的复杂性，在理论上和测 试中都还存在着一些无法克服的困难，更何况强 度并非只与孔隙有关。
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四、改善水泥石孔 结构的途径
改善水泥石孔结构的途径
掺粉煤灰
掺珍珠岩矿物 外加剂
选择适当的水 泥粒径分布
改善 水泥石孔结
构
改善途径— —粉煤灰
4.2 孔结构与水泥石强度的关系
❖ 多孔材料中控制强度的主要因素是孔结构，孔结 构中简单而重要的参数是孔隙率。 19世纪末， Feret提出混凝土强度和孔隙率的关系式为：
❖Powers T C根据大量的实验的结果，建立了 水泥石的强度比与胶孔比（X）的关系如下：
其中
应当指出，他提出的方程是假定水泥完全水化， 并且没有考虑孔分布对强度的影响。
❖用不同的气体对浆体进行吸附法测孔，与水灰 比的关系有差别。
❖吸附法，尤其是氮气吸附的方法，通常用于测 定（5~350）﹡10-10m的孔。
2.3 X射线小角度散射法
❖X射线小角度散射法（缩写为SAXS），此法 可在常压下测定材料（20~300）﹡10-10m 的细孔孔径分布。
❖用SAXS测定材料比表面积或孔结构，不要求 对试样进行去气和干燥处理，因而可以测定任 意湿度下试样的孔结构。
孔结构
下图反映了孔隙率与渗透性的关系
三、影响混凝土孔结构的因素
水灰比
水化龄期 水泥的矿物组成 养护条件
（一）水灰比
（二）水化龄期
（三）水泥的矿物组成
水泥熟料单矿物水化后，总孔隙率越低，凝胶 孔含量越多的组分，其分形维数越高，分形 维数大小顺序为C3s>C2s>C4AF>C3A，分 行维数越高，材料的凝胶孔越多，有害孔越 少。
（三）压力法 压力法(Pressure method)是在现场和实验室 最常用的新拌混凝土含气量测定方法。该法依据新 拌混凝土在给定压力下的体积变化，这个体积变化 被认为是完全由空气被压缩引起的，Boyle定律被用 来计算混凝土的含气量，在我国测定混凝土含气量 多用此方法，但不能给出气泡大小、气泡间距等参 数。
5 采用特殊工艺以达到“无孔” D．L．Roy教授用热压的方法，使水泥 浆体抗压强度达到600MPa，经热压后，可达 到几乎无孔隙。
五、混凝土孔检测的方法 （一） 压汞法 基于毛细孔中不润湿液体这一原理。它不仅可测 得大孔的比表面积，而且还可测样品的孔隙率及孔 径分布状况，操作简单、迅速，但该方法所得结果 受到诸多因素影响。对同一物质要注意以下几点： 1 实验用汞一定要纯净，加压介质要纯净，排除 气泡的干扰； 2 待分析的样品要经过干燥处理，表面清洗； 3 要保持分析条件的一致，如：用压力扫描法分 析时要用相同的扫描及升压速率。
谢谢 大 家
3 采用聚合物浸渍混凝土 聚合物进入混凝土中，可以填充混凝土的 孔隙，这不仅可以使混凝土的孔隙率降低,混 凝土的孔分布也将得到显著改善。
4 加强养护 加强养护，提高水泥的水化程度。水胶 比的大小决定了混凝土的初始孔隙率，而 水泥水化形成的水化产物可以填充这些孔 隙。显然，水泥的水化程度越高，所形成 的水化产物越多，它的填充作用也就越强。 因此，从改善混凝土的孔结构角度来说,加 强混凝土的养护使水泥有较好的水化条件的方法
浅谈混凝土中的孔
浅谈混凝土中的孔学院：建筑与力学学院专业：结构工程姓名：***学号：S***********导师：***浅谈混凝土中的孔1.孔的分类 混凝土是一种多相、多组分、不均匀、不连续、离散性较大的材料，也即它是由固、液、气三相组成的一种复合材料。
早在1896年，法国Feret 最早提出的混凝土强度公式为 式中 C ，W ，A — 水泥、水、空气的绝对体积； R — 抗压强度；K — 常数。
由该公式可知，水与空气的含量大时，则强度低。
水与空气的含量决定了孔的含量。
可见，对孔的认识对于认识混凝土材料具有重大的意义。
在混凝土中，根据孔径尺度将孔分为以下四种：孔径大于103 nm ；孔径为102 — 103 nm ；孔径为10 — 102 nm ；孔径小于10 nm 。
细孔存在于水化硅酸钙凝胶(CSH)中，其中凝胶孔可再分为两种：存在于凝胶微晶内部的称为凝胶内孔，其孔径小于1.2 nm ；存在于凝胶微晶粒子之间的称为微晶间孔，其孔径为1.2-3.2 nm 。
还有存在于凝胶粒子之间的称为凝胶间孔，其孔径在3.2 nm 以上。
凝胶间孔在制作不善的情况下可变大，直到成为毛细孔，故又称为过渡孔。
吴中伟根据较多资料，按孔径对强度的不同影响，将混凝土中的孔分为四类： 无害孔 孔径小于20 nm ；少害孔 孔径为20 — 100 nm ；有害孔 孔径为100 — 200 nm ；多害孔 孔径大于200 nm 。
此外，混凝土中未水化的水泥石中也含有孔，水泥石中的孔分为两类，即毛细孔（直径为50—104 nm 、10—50 nm ）和凝胶孔（10—25 nm 、0.5—2.5 nm 、<0.5 nm ），毛细孔中包含大孔和中等孔,凝胶孔中包含细小毛细孔和凝胶孔。
2.孔的成因2.1混凝土中孔的成因在混凝土中存在着两种形式的孔，一种是连通孔；一种是封闭孔。
连通孔是拌和水留下的空间。
在混凝土拌和时，为了保证混凝土具有一定的工作性，需要加入2[]C R K C W A=++一定数量的水，混凝土凝结而形成初始结构时，这些水仍留在混凝土中，并占据一定的空间。
高质量混泥土的孔结构特性与渗透性分析
高质量混泥土的孔结构特性与渗透性分析混凝土是广泛应用于建筑、道路等工程中的重要材料，其性能直接关系到工程的质量和使用寿命。
混凝土的渗透性是一个重要的特性，它影响着混凝土的耐久性和耐候性。
探究混凝土的孔结构特性与渗透性之间的关系，对于改善混凝土的性能具有重要意义。
本文将分析高质量混凝土的孔结构特性与渗透性，探讨它们之间的关系。
一、混凝土的孔结构特性1. 孔隙率孔隙率是指混凝土体积中孔隙占据的比例，一般以百分数表示。
孔隙率越大，混凝土的渗透性越高。
影响孔隙率的因素包括混凝土配合比、水胶比、水泥用量等。
2. 孔隙分布混凝土中的孔隙可以分为大孔和小孔两种。
大孔对混凝土的渗透性影响较大，而小孔对渗透性的影响较小。
因此，减少大孔的存在并增加小孔的数量，可以显著降低混凝土的渗透性。
3. 孔隙连通性混凝土中的孔隙是否连通也会影响其渗透性。
如果孔隙之间存在较多的连通路径，水分能够更容易地通过孔隙体系渗透，从而提高渗透性。
二、混凝土的渗透性分析1. 渗透系数渗透系数用于描述混凝土中水分通过孔隙体系传递的能力。
渗透系数越大，混凝土的渗透性就越高。
可以通过实验或模型计算来确定混凝土的渗透系数。
2. 渗透压力渗透压力是水分通过孔隙体系时所产生的压力。
当渗透压力增大时，混凝土的渗透性也会增大。
因此，控制渗透压力可以有效地改善混凝土的渗透性。
3. 孔径大小混凝土中孔隙的孔径大小对渗透性有一定的影响。
当孔径较大时，水分更容易通过孔隙体系渗透，从而增加了混凝土的渗透性。
因此，控制孔径大小可以有效地控制混凝土的渗透性。
三、混凝土孔结构特性与渗透性的关系1. 孔隙率与渗透性孔隙率是混凝土孔结构的重要参数，它直接影响着混凝土的渗透性。
孔隙率越大，混凝土的渗透性越高。
因此，在混凝土的配制过程中，需要注意控制好混凝土的孔隙率，以降低渗透性。
2. 孔隙分布与渗透性混凝土中的大孔和小孔对渗透性的影响不同。
大孔更容易导致渗透性增加，而小孔对渗透性的影响相对较小。
混凝土孔洞处理方案
混凝土孔洞处理方案在建筑工程中，混凝土的孔洞处理是一个常见的问题。
由于各种原因，混凝土结构可能会出现孔洞，这些孔洞可能会影响到结构的强度和稳定性。
因此，采取合适的处理方案对于保证混凝土结构的质量和安全性至关重要。
一、原因分析1、施工过程：施工过程中，由于操作不当或缺乏经验，可能导致混凝土中出现孔洞。
例如，浇筑混凝土时未充分振捣，或模板加固不足，都可能导致孔洞的形成。
2、混凝土质量：混凝土的原材料质量差或配合比不当都可能导致孔洞的产生。
例如，粗骨料过多或砂率不当，都可能影响混凝土的流动性，从而形成孔洞。
3、环境因素：环境因素如恶劣天气、高温等也可能导致混凝土出现孔洞。
例如，高温天气下，混凝土的水分蒸发过快，可能导致孔洞的形成。
二、处理方案1、预防措施：在施工前应严格检查混凝土的原材料质量和配合比，确保混凝土具有良好的工作性能。
同时，在施工过程中应充分振捣，保证模板的稳定性和密封性，防止混凝土在浇筑过程中出现孔洞。
2、修复措施：对于已经形成的孔洞，应根据其大小和位置采取相应的修复措施。
例如，对于较小的孔洞，可以使用水泥砂浆进行修补；对于较大的孔洞，则需要使用高标号混凝土进行填充并加固。
3、环境控制：在高温或恶劣天气下施工时，应采取相应的防护措施，如遮阳、保湿等，以防止混凝土在施工过程中出现孔洞。
三、结论混凝土孔洞处理方案是保证建筑工程质量的重要环节。
在实际工作中，应根据具体情况采取相应的预防和修复措施，以最大限度地减少孔洞对结构的影响。
加强施工管理和提高操作人员的技能水平也是防止混凝土出现孔洞的重要手段。
只有这样，我们才能确保建筑工程的质量和安全性。
在建筑施工中，混凝土的质量对于建筑的整体结构和安全性至关重要。
然而，由于各种原因，混凝土在浇筑、养护过程中可能会出现各种缺陷。
本文将探讨混凝土缺陷的处理方案，以确保建筑物的质量和安全性。
蜂窝：混凝土表面出现类似蜂窝的空隙，通常是由于混凝土配合比不当、振捣不充分或模板漏浆等原因引起的。
混凝土的粘结性能原理及其影响因素
混凝土的粘结性能原理及其影响因素一、引言混凝土是一种广泛应用于建筑、道路、桥梁等领域的材料，其性能的优劣直接影响到工程的质量和使用寿命。
混凝土的粘结性能是其重要的力学性能之一，它与混凝土的强度、耐久性密切相关。
本文将围绕混凝土的粘结性能展开讨论，主要包括混凝土的粘结原理、影响混凝土粘结性能的因素以及提高混凝土粘结性能的措施，以期为混凝土工程的设计、施工和维护提供参考。
二、混凝土的粘结原理混凝土的粘结性能是指混凝土与钢筋、其他材料的接触面上所产生的摩擦力和粘结力，它是混凝土结构的重要力学性能之一。
混凝土的粘结力是由于混凝土与钢筋表面产生的化学反应以及表面形态、孔隙度等因素所决定的。
具体来说，混凝土的粘结力主要包括两种类型的力：剪应力和拉应力。
1.剪应力混凝土与钢筋之间产生的剪应力，是混凝土的粘结力的主要组成部分。
这种剪应力主要是由混凝土中的水泥砂浆与钢筋表面产生的化学反应所产生的。
在混凝土硬化后，混凝土中的水泥砂浆会与钢筋表面形成一层极薄的水化产物层，从而形成一种微观的粘结力。
这种粘结力的大小取决于水泥砂浆与钢筋表面的摩擦系数、水泥砂浆的强度等因素。
2.拉应力混凝土与钢筋之间产生的拉应力，主要是由于钢筋与混凝土之间的黏结力所引起的。
由于混凝土表面的粗糙程度和钢筋的直径等因素的影响，混凝土与钢筋之间的接触面并不完全平整。
在混凝土中存在很多小孔和毛细孔，这些孔隙会使混凝土表面的水泥砂浆渗入其中，从而与钢筋表面形成牢固的粘结力。
这种拉应力的大小取决于混凝土表面的形态、水泥砂浆的强度以及钢筋的直径等因素。
三、影响混凝土粘结性能的因素混凝土的粘结性能是由多种因素共同作用所决定的。
下面将从材料、结构和施工等方面对影响混凝土粘结性能的因素进行探讨。
1.材料的影响（1）水泥的种类和品种水泥是混凝土中最重要的原材料之一，它对混凝土的粘结性能有着重要的影响。
不同种类和品种的水泥具有不同的成分和性质，它们对混凝土中的水泥砂浆的强度和硬化时间等方面都有不同的影响。
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影响混凝土孔含量和孔结构的主要因素
一、原材料的影响
1、集料
混凝土中，集料体积占总体积的3/4左右，集料的最大粒径、颗粒、形状、弹性模量等均会对混凝土的强度、碱集料反应、体积稳定性以及耐久性等性能产生重要的影响。
研究表明:岩石的孔隙率较小，为0%-5%，又有足够高的强度承受冻结的破坏力;同时骨料被硬化水泥浆体包裹，水分首先为浆体饱和。
所以混凝土受冻融的薄弱环节应该是硬化浆体，骨料对抗冻性的影响相对说是次要因素。
但是如果掺加引气剂，集料对含气量是有一定影响的。
粗集料本身对引气没有很大的影响，但粗集料会影响混凝土拌合物的干硬性，从而间接影响气泡的形成。
通常如果粗集料量大，拌合物浆体量就较少，其混凝土的含气量一般就较低。
细集料对引气较为重要的影响是细集料的颗粒尺寸，随着细集料细度提高，含气量有下降的趋势。
2、水泥
水泥对引气物理方面的影响主要与水泥的细度有关，较细的水泥由于比表面积大，需水量也就较大，则相对可用于气泡形成的水量减少了，使得气泡形成变得较为困难，同时浆体粘度的增大也使气泡更难以形成。
3、外加剂和矿物质掺合料
目前，使混凝土高性能化的途径有两条:
(1) 在混凝土中掺加高效减水剂(即超塑化剂)。
近几年许多学者研究超塑化剂对气泡体系的影响，他们得出的结论是:利用三聚氰胺或蔡系类超塑化剂来提高新拌混凝土和易性将引起气泡间距系数增大，气泡比表面积降低，含气量损
失。
超塑化剂对气泡体系的影响包括两个方而:首先，超塑化剂提高了浆体流动性，从而增大了气泡聚合的可能性;其二，超塑化剂增加了水泥颗粒间的排斥力，从而削弱了起防止气泡聚合作用的气泡周围水泥浆薄壳作用。
(2) 在混凝土中掺加活性矿物质掺和料。
矿物质掺和料对混凝土含气量的影响，除类似水泥细度外，粉煤灰和硅灰中的碳含量由于缓慢抑制引气剂的作用而对气泡的形成与稳定性有一定的影响国内有研究报道，对于质量较差的III级粉煤灰，以1.5超量系数超量取代法水泥，每增加10%粉煤灰，混凝土引气量将降低1%~2%。
对于硅灰混凝土，由于其浆体密实和低渗透性，冻融其间水分向气泡迁移更困难，通常必须其有比普通混凝土更小的气泡间距系数来满足抗冻性要求。
根据高性能混凝土定义的有关内涵蔡跃波认为:没有塑化剂的混凝土不可能是高性能混凝土，而没有活性掺和料的混凝土也不应该称之为高性能混凝土。
另一方面，当今世界所面临的资源和环境保护问题日益严峻，生产高耐久性混凝土以及使其朝着可持续发展材料方向发展是大势所趋。
因此合理的应用粉煤灰、矿渣、硅灰等工业废渣成为解决这一问题的最佳选择。
二、配合比的影响
1、水灰比
水灰比对引气有一定影响，水灰比越大，相对可用于气泡形成的水量多，使得气泡的形成变得较为容易，同时浆体粘度的较小也使气泡更易形成。
反之，则难引入气体。
所以通常贫混凝土比富混凝土较易引气。
2、砂率
砂率是否适当，对于混凝土的品质有着很大的影响，砂率大，则比表面积大，
水泥用量多，不易引入气体;砂率小，砂量不足以填充石子的空隙，拌合物会发生离析、泌水现象，对引气不利。
3、桨骨比
浆骨比小时，浆体含量少，不易引气，浆骨比大时，浆体所占的比例较大，使得混凝土用水量较高，从而在混凝土中形成较多的孔洞，孔隙率增大，出现大孔的几率增加，使混凝土整体的孔结构不好。
三、施工工艺的影响
1、搅拌时间
混凝土搅拌越强烈，引气量越大。
但如搅拌时间过长，含气量下降。
2、振动时间
正常的振动只会消除大的夹杂气泡延长搅拌时间，引气量而不会减少引入的小气泡，所以适当的增加振捣时间对气泡结构有利。
3、养护龄期
养护龄期越长，水泥水化越充分，混凝土的孔隙率下降，细孔结构变化比较大，>10μm气孔结构变化很小。
对于掺有混合材的混凝十，随着龄期的延长，
发生火山灰反应生成C-S-H凝胶填充在毛混合材与水泥水化生成的Ca（OH）
2
细粗孔中，细化了毛细孔，起到了填孔作用。
所以说养护龄期对于掺有混合材的混凝土影响比较大。
对于硬化混凝土气孔含量和气孔结构的检测可以采用仪器设备来辅助进行，VISION208混凝土含气量检测仪可以测定硬化混凝土的气孔体系参数，所测定参数主要有气泡总个数、硬化后混凝土含气量、气泡比表面积、气泡平均半径、气泡间距系数和气泡孔径分布等参数，为混凝土气孔含量和结构提供了更直观的
数据。