混凝土破坏微观结构对比分析
混凝土中微观结构分析标准方法
混凝土中微观结构分析标准方法一、前言混凝土是一种广泛应用的建筑材料，其性能与微观结构密切相关。
因此，对混凝土中微观结构的分析具有重要的意义。
本文将介绍混凝土中微观结构分析的标准方法。
二、混凝土中微观结构分析的意义1. 了解混凝土的组成和结构，有助于优化混凝土的配合比，提高其性能。
2. 分析混凝土中的微观结构变化，有助于预测混凝土的耐久性。
3. 研究混凝土中的微观结构变化，为混凝土的维修和加固提供依据。
三、混凝土中微观结构分析的方法1. 石英晶体显微镜分析法该方法通过显微镜观察混凝土中的石英晶体来判断混凝土的成分和结构。
具体方法如下：（1）取混凝土样品，进行石英晶体显微镜观察；（2）根据石英晶体的形态、大小、颜色等特征，判断混凝土中的石英晶体含量和分布情况；（3）根据石英晶体的形态和大小，判断混凝土中的骨料类型和粒径分布。
2. 电子显微镜分析法该方法通过电子显微镜观察混凝土中的微观结构变化，包括毛细孔、水化产物等。
具体方法如下：（1）取混凝土样品，进行电子显微镜观察；（2）根据电子显微镜图像，判断混凝土中的毛细孔分布情况；（3）根据电子显微镜图像，判断混凝土中的水化产物类型和分布情况。
3. X射线衍射分析法该方法通过X射线衍射来判断混凝土中的水化产物类型和分布情况。
具体方法如下：（1）取混凝土样品，进行X射线衍射分析；（2）根据X射线衍射图谱，判断混凝土中的水化产物类型和含量；（3）通过对X射线衍射图谱的分析，判断混凝土中的晶体结构。
4. 红外光谱分析法该方法通过红外光谱分析混凝土中的水化产物类型和含量。
具体方法如下：（1）取混凝土样品，进行红外光谱分析；（2）根据红外光谱图谱，判断混凝土中的水化产物类型和含量；（3）通过对红外光谱图谱的分析，判断混凝土中的化学结构。
四、混凝土中微观结构分析的标准方法1. GB/T 50082-2009《混凝土结构工程施工质量检验规范》该标准规定了混凝土结构工程施工质量检验的要求和方法，其中包括混凝土中微观结构分析的方法。
混凝土微观结构分析
混凝土微观结构分析混凝土是一种常用的建筑材料，广泛应用于房屋、桥梁、道路等基础设施建设中。
混凝土的性能与其微观结构密切相关，因此对混凝土的微观结构进行分析是十分重要的。
本文将从原材料、水化反应和孔隙结构等方面，对混凝土的微观结构进行分析。
一、原材料对混凝土微观结构的影响混凝土的主要原材料包括水泥、骨料和水。
水泥是混凝土的胶凝材料，骨料是其主要的填充材料，水则是用来形成胶状物质的介质。
这些原材料在混凝土的微观结构中起着不可或缺的作用。
首先，水泥颗粒是混凝土微观结构的主要组成部分之一。
水泥颗粒可以通过水化反应与水发生化学反应，形成胶体状的水泥胶凝体。
这些水泥胶凝体填充在混凝土的骨料间隙中，形成混凝土的骨骼结构，赋予混凝土一定的强度和稳定性。
其次，骨料是混凝土微观结构中的骨架支撑部分。
骨料之间的接触面积和质量对混凝土的性能有着重要的影响。
合适的骨料种类和粒径分布可以使得混凝土的骨架结构更加紧密，提高混凝土的强度和耐久性。
最后，水对混凝土的微观结构和性能也有着重要影响。
适量的水可以使混凝土颗粒间形成均匀的水泥胶凝体，并有助于混凝土的流动性。
然而，过量的水会导致混凝土孔隙结构增大，降低混凝土的强度和耐久性。
二、水化反应对混凝土微观结构的影响混凝土的水化反应是指水与水泥颗粒发生化学反应，形成水泥胶凝体的过程。
水化反应是混凝土微观结构形成的基础，直接影响混凝土的性能。
水化反应过程中，水泥颗粒中的主要成分——硅酸盐矿物与水发生反应，形成水化产物以及胶状水泥基质。
这些水化产物填充在混凝土的骨架结构中，增加了混凝土的内聚力和强度。
水化反应的进行需要一定的时间，在此期间混凝土会不断发生变化。
初期水化反应主要是快速反应，混凝土强度得不到有效的提高；而后期水化反应则是缓慢反应，混凝土的强度逐渐提高。
因此，在混凝土浇筑后需要经过一定的养护时间，使得水化反应得以充分进行，从而提高混凝土的性能。
三、孔隙结构对混凝土微观结构的影响混凝土中的孔隙结构是指混凝土中的空隙和孔洞。
混凝土的微观结构分析原理
混凝土的微观结构分析原理一、引言混凝土是建筑工程中使用最广泛的一种建筑材料，其优点在于强度高、耐久性好、成本低等。
混凝土的基本成分是水泥、骨料、细集料和水，经过搅拌、浇筑、养护等工序形成。
混凝土的性能与其微观结构密切相关，了解混凝土的微观结构，有助于提高混凝土的性能和质量。
本文将从混凝土的成分、微观结构和性能等方面分析混凝土的微观结构。
二、混凝土的成分1.水泥水泥是混凝土中最主要的成分之一，其主要作用是提供混凝土的强度和硬化性。
水泥的主要成分是硅酸盐和铝酸盐，其中硅酸盐为主，它们在磨碎、混合后与水反应，形成水化硬化产物，从而使混凝土硬化成型。
2.骨料骨料是混凝土中的粗集料，其主要作用是提供混凝土的强度和稳定性。
骨料一般分为天然骨料和人造骨料两种，天然骨料包括河砂、山石等，人造骨料包括矿渣、砖石等。
骨料的大小、形状和质量都对混凝土的性能有很大的影响。
3.细集料细集料是混凝土中的细颗粒材料，其主要作用是填充混凝土中骨料之间的空隙，增强混凝土的紧密性和均匀性。
细集料一般为石灰石粉、矿物粉等。
4.水水是混凝土中最基本的成分，其主要作用是将水泥和骨料等混合在一起形成糊状物，从而使混凝土硬化成型。
水的质量和用量对混凝土的性能有很大的影响。
三、混凝土的微观结构1.水泥胶体水泥胶体是混凝土中最重要的成分之一，它是由水泥和水反应产生的水化硬化产物。
水泥胶体的形成过程分为凝胶形成期和凝胶增长期两个阶段。
在凝胶形成期，水泥中的硅酸盐和铝酸盐与水反应，形成水化硬化产物，从而形成初始的凝胶。
在凝胶增长期，凝胶不断增长、结晶，从而形成强度更高的水泥胶体。
2.骨料骨料是混凝土中的粗集料，其主要作用是提供混凝土的强度和稳定性。
骨料的大小、形状和质量都对混凝土的性能有很大的影响。
骨料的微观结构是一种由颗粒组成的均匀体系，其颗粒的形状、大小、表面状态等都对混凝土的性能有很大的影响。
3.孔隙混凝土中的孔隙可以分为两种类型：一种是毛细孔隙，一种是大孔隙。
混凝土结构的微观损伤分析
混凝土结构的微观损伤分析混凝土是一种广泛应用的建筑材料，其结构复杂，内部存在着许多微观缺陷和不规则空隙，这些缺陷和空隙会影响混凝土的力学性能和耐久性。
因此，混凝土结构的微观损伤分析是深入研究混凝土性能和提高混凝土结构耐久性的重要手段。
一、混凝土结构的微观缺陷混凝土的微观结构是由水泥石、骨料和孔隙组成的三相复合材料。
其中，水泥石是混凝土的主要胶结材料，骨料是混凝土的骨架材料，孔隙是混凝土中的空隙。
混凝土的缺陷主要包括以下几个方面：1.孔隙缺陷：混凝土中存在着各种形状和大小的孔隙，它们对混凝土的力学性能和耐久性都有着不同程度的影响。
其中，大孔隙会导致混凝土的强度和刚度下降，同时还容易引起混凝土的龟裂和渗透性增加。
2.微裂缺陷：混凝土在荷载作用下会出现微裂缝，这些微裂缝会导致混凝土的强度和刚度下降，同时也会加速混凝土的老化和破坏。
3.骨料缺陷：混凝土中的骨料质量和形状对混凝土的力学性能和耐久性都有着重要的影响。
骨料中存在着各种形状和大小的缺陷，如裂纹、毛细孔等，这些缺陷会降低混凝土的强度和刚度，同时也会影响混凝土的耐久性。
二、混凝土结构的微观损伤分析方法混凝土结构的微观损伤分析可以通过使用多种实验和数值模拟方法来实现。
常用的方法包括：1.扫描电镜观察法：利用扫描电镜对混凝土的微观结构进行观察和分析，可以揭示混凝土中存在的孔隙、微裂缝和骨料缺陷等微观缺陷。
同时，还可以通过分析孔隙和微裂缝的形状和大小等参数，来预测混凝土的强度和刚度等力学性能。
2.红外热成像法：利用红外热成像技术对混凝土表面进行扫描和分析，可以检测混凝土中的微裂缝和热不均匀现象。
通过分析混凝土表面的温度分布和变化规律，可以预测混凝土的强度和老化程度等性能。
3.数值模拟方法：利用有限元等数值模拟方法对混凝土结构的微观损伤进行模拟和分析，可以揭示混凝土中的孔隙和微裂缝等微观缺陷。
通过分析混凝土的应力和应变分布，可以预测混凝土的强度和刚度等力学性能。
关于混凝土微观结构的研究
关于混凝土微观结构的研究摘要：近年来，随着我国综合国力的大幅提升，城市化进程不断的加快，各类建筑工程发展的速度也在突飞猛进的加快。
因此混凝土在建筑中的的地位越来越高，得到的广泛的应用。
混凝土的微观结构对其稳定性、强度和外观表型都有重要影响，本文就混凝土的微观结构进行简要讨论，为施工作业时提高工程质量提供一定的理论依据。
关键词：混凝土；微观结构，影响因素国民经济的快速发展加快了我国城市化的步伐，建筑行业得到了快速发展。
各种新型材料不断涌现，但是大量的调查研究表明，目前混凝土结构仍然是我国建筑结构的最主要的一种形式，而且可能在以后的较长一段时间内还是重要的建筑结构形式，被其它材料取代的可能性并不大。
混凝土结构具有强的稳定性和很好的强度，与钢筋配合使用承载力大大增强。
但是混凝土的这种优点也同时受到多种因素影响，如凝结时间、气孔结构、高温等因素都会影响混凝土的微观结构，进而影响到混凝土的强度、渗透性、耐高温性和耐磨性等性能。
1混凝土的微观结构的尺度分析所谓微观尺度一般指的是纳米尺度，在这种尺度下混凝土的结构特征主要是水泥和硬化的水泥砂浆的内部微观结构，纳米尺度能够辨清硬化水泥砂浆的颗粒和空隙的结构情况。
通过使用x射线、差热分析或者水银压入测孔法能够观察分析出混凝土内部复杂的空隙分布。
在微观尺度分析的基础上，配合使用细观尺度和宏观尺度，能够精确的分析出混凝土的宏观性能。
2影响混凝土微观结构的因素2.1混凝土凝结时间对微观结构的影响岳汉威等（2008）研究表明混凝土工程施工过程中混凝土的凝结时间对其微观结构有重要影响。
延长混凝土的凝结时间，加深了水泥水化反应的程度，这就使得水化反应向着生成C-S-H的反应方向进行的更加彻底，而且凝结事件延长后降低了混凝土结构中氢氧化钙晶体的含量，加强了内部过渡层与水泥基体之间的一致性和均一性。
另外，延长凝结时间减小了混凝土结构内部的孔径和空隙率，微观结构显得更加致密。
2.2气孔结构对混凝土微观结构的影响混凝土在宏观和微观上观察都有多孔的结构特征，这些气孔的形成是由多方面的化学和物理因素决定的。
混凝土中的微观结构分析方法
混凝土中的微观结构分析方法一、引言混凝土是一种最常见的建筑材料，它的性能直接影响着建筑物的结构安全和耐久性。
混凝土的性能与其微观结构密切相关，因此了解混凝土中的微观结构对于混凝土的性能分析和优化至关重要。
二、混凝土中的微观结构混凝土是由水泥、砂、骨料和水按一定比例混合而成的复合材料。
混凝土中的微观结构包括水泥石、砂浆骨料界面带和孔隙结构。
1. 水泥石水泥石是由水泥和水在一定时间内反应形成的胶结材料。
水泥石的主要成分是硅酸钙凝胶和水化硬化产物。
硅酸钙凝胶是水泥中最重要的反应产物之一，其具有很强的胶凝性和粘附性。
水化硬化产物包括钙硅石、钙铝石等，它们填补了水泥石中的孔隙，提高了水泥石的密实度和强度。
2. 砂浆骨料界面带砂浆骨料界面带是砂浆和骨料之间的过渡区域。
它包括砂浆中的水泥石和骨料表面的胶凝材料。
砂浆骨料界面带的质量和强度影响着混凝土的强度和耐久性。
3. 孔隙结构混凝土中的孔隙主要包括毛细孔、小孔和大孔。
毛细孔是直径小于50nm的微小孔隙，它们主要由水化产物中的毛细孔和水泥石中的孔隙组成。
小孔的直径在50nm到500μm之间，大孔的直径大于500μm。
混凝土中的孔隙结构直接影响着混凝土的强度和耐久性。
三、混凝土中微观结构分析方法混凝土中的微观结构分析包括物理试验、化学试验和显微镜观察等方法。
1. 物理试验物理试验是通过测量混凝土的物理性质来分析混凝土中的微观结构。
常用的物理试验包括密度测定、孔隙率测定、毛细孔压汞试验、吸水性测定和渗透试验等。
（1）密度测定密度是衡量混凝土密实程度的重要指标。
通过测定混凝土的密度，可以了解混凝土中的孔隙率和孔隙结构。
常用的密度测定方法包括水中置换法、直接法和包容法等。
（2）孔隙率测定孔隙率是混凝土中孔隙的体积占总体积的比例。
通过测定混凝土的孔隙率，可以了解混凝土中孔隙的分布和孔隙结构。
常用的孔隙率测定方法包括质量法、水中置换法和包容法等。
（3）毛细孔压汞试验毛细孔压汞试验是一种通过测定混凝土中毛细孔的孔径和孔隙率来分析混凝土中的微观结构的方法。
混凝土的微观结构分析
混凝土的微观结构分析混凝土作为一种广泛应用于建筑和基础设施工程的材料，其性能取决于其微观结构。
通过对混凝土微观结构的分析，我们可以深入了解其力学性能和耐久性，进而优化混凝土的设计和施工。
本文将对混凝土的微观结构进行详细分析。
一、混凝土中的主要成分及其微观结构混凝土主要由水泥、骨料和外加剂组成。
水泥是混凝土的粘结剂，骨料提供混凝土的力学强度，外加剂用于改善混凝土的性能。
在混凝土的微观结构中，水泥胶体形成了主要的胶结相，骨料则被胶结相包围。
水泥胶体是由水化产物组成的胶凝体，它主要包括硅酸盐凝胶和氢氧化钙。
硅酸盐凝胶是水泥水化反应的主要产物，具有胶状结构，能够填充骨料间隙并与其形成强度传递。
氢氧化钙是硬化后的水泥胶体中的主要成分，其含量与混凝土的胶结力和耐久性密切相关。
骨料是混凝土中的骨架材料，它可以分为粗骨料和细骨料。
粗骨料主要由砂石和砾石组成，其块料间的空隙被水泥胶体填充。
细骨料主要由砂和粉煤灰等细颗粒材料组成，其表面与水泥胶体形成粘结。
骨料的尺寸和形状对混凝土的力学性能和流变性能有重要影响。
外加剂是用于改善混凝土性能的一类化学物质，常见的外加剂有减水剂、凝胶剂和增强剂等。
减水剂可以降低混凝土的水灰比，提高混凝土的流动性；凝胶剂可以提高混凝土的早期和终期强度；增强剂可以增加混凝土的韧性和抗裂性。
二、混凝土的微观结构对性能的影响混凝土的微观结构对其力学性能、耐久性和渗透性等有重要影响。
首先是力学性能。
混凝土的力学性能主要体现在抗压强度、抗拉强度和抗弯强度等方面。
水泥胶体的均匀分散和互相粘结是提高混凝土力学性能的关键。
骨料颗粒的尺寸和形状也会对混凝土的力学性能产生影响，合适的骨料颗粒可以增加混凝土的强度和韧性。
其次是耐久性。
混凝土的耐久性主要受水泥胶体和骨料的化学稳定性以及气候环境等因素的影响。
水泥胶体的洞隙结构和骨料表面的胶凝物会影响水分和气体的渗透性，从而影响混凝土的耐久性。
合适的外加剂可以改善混凝土的耐久性，减少碳化和氯盐侵蚀等现象。
混凝土中微观结构分析方法
混凝土中微观结构分析方法一、概述混凝土是一种重要的建筑材料，其性能直接影响建筑物的质量和寿命。
混凝土的微观结构对其性能具有重要影响，因此分析混凝土的微观结构是十分必要的。
本文将介绍混凝土中微观结构分析方法。
二、混凝土的微观结构混凝土的微观结构主要由水泥石、骨料和孔隙组成。
其中，水泥石是混凝土的基质，由水泥、水和细集料（如石灰石粉等）组成。
骨料是混凝土的骨架，由粗集料和细集料组成。
孔隙是混凝土中的空隙，包括内部孔隙和表面孔隙。
三、混凝土中微观结构分析方法1. 显微镜观察法显微镜观察法是混凝土微观结构分析的基础方法。
通过显微镜观察混凝土的切片，可以清晰地观察混凝土的微观结构，包括水泥石、骨料和孔隙等。
此外，还可以观察混凝土中的气泡、裂缝等缺陷。
2. X射线衍射法X射线衍射法可以分析混凝土中水泥石中的晶体结构和结晶度。
通过X 射线衍射仪对混凝土切片进行测试，可以得到水泥石中晶体的成分、分布和排列情况，进而分析水泥石的硬化程度和性能。
3. 红外光谱法红外光谱法可以分析混凝土中有机物的含量和种类。
通过对混凝土切片进行红外光谱测试，可以得到混凝土中有机物的吸收峰，进而分析有机物的含量和种类。
4. 热重分析法热重分析法可以分析混凝土中的水泥、细集料和骨料的含量。
通过对混凝土样品进行加热，可以测得样品的失重量，进而分析样品中的水泥、细集料和骨料的含量。
5. 原子力显微镜法原子力显微镜法可以分析混凝土中的孔隙结构。
通过原子力显微镜观察混凝土切片，可以得到混凝土中孔隙的形貌、大小和分布情况，进而分析混凝土的孔隙结构。
6. 气体吸附法气体吸附法可以分析混凝土中的孔隙结构和孔径分布。
通过对混凝土样品进行氮气吸附实验，可以得到样品中的孔隙结构和孔径分布情况，进而分析混凝土的孔隙结构。
四、结论混凝土中微观结构分析是混凝土性能研究的重要方法之一。
通过多种方法对混凝土进行微观结构分析，可以深入了解混凝土的性能和缺陷，进而优化混凝土的配合比和施工工艺，提高混凝土的质量和寿命。
混凝土材料中的微观结构特征研究
混凝土材料中的微观结构特征研究一、引言混凝土作为一种常见的建筑材料，具有广泛的应用。
在使用混凝土时，需要考虑其力学性能和耐久性能等方面的因素。
而混凝土材料的微观结构特征是影响其力学性能和耐久性能的重要因素之一。
因此，研究混凝土材料中的微观结构特征具有重要的理论和应用价值。
二、混凝土材料的微观结构特征混凝土材料的微观结构特征主要包括以下几个方面。
1. 水泥基体水泥基体是混凝土的主要组成部分，由水泥和水混合而成。
水泥基体中存在大量的水化产物，如硬化水泥胶、石膏、氢氧化钙等。
水泥基体的微观结构特征主要表现为水化产物的形态、大小和分布等。
2. 骨料骨料是混凝土中的填料，通常由石英砂、卵石、碎石等构成。
骨料的微观结构特征主要包括颗粒形状、颗粒大小和颗粒分布等。
3. 孔隙结构混凝土中存在大量的孔隙，包括毛细孔、小孔、中孔和大孔等。
孔隙结构的微观结构特征主要表现为孔隙的形态、大小和分布等。
4. 界面结构混凝土中存在水泥基体与骨料之间的界面。
界面结构的微观结构特征主要表现为水泥基体与骨料的结合情况、界面处的形态和界面处的缺陷等。
三、混凝土材料微观结构与力学性能的关系混凝土材料的微观结构特征与其力学性能密切相关。
下面分别从几个方面探讨其关系。
1. 水泥基体的微观结构与力学性能的关系水泥基体中的水化产物对混凝土的力学性能具有显著的影响。
硬化水泥胶的强度和韧性是影响混凝土抗压强度和抗拉强度的重要因素之一。
石膏的存在可以促进水泥的硬化，从而提高混凝土的强度和耐久性。
氢氧化钙会与水混合反应，生成石灰水和石灰石，从而导致混凝土的膨胀和开裂。
2. 骨料的微观结构与力学性能的关系骨料的形状、大小和分布对混凝土的力学性能有着显著的影响。
颗粒形状不规则的骨料容易导致应力集中，从而降低混凝土的强度和韧性。
颗粒大小分布不均匀会导致孔隙结构的不均匀分布，从而影响混凝土的力学性能。
3. 孔隙结构的微观结构与力学性能的关系孔隙结构是影响混凝土力学性能的重要因素之一。
水泥混凝土微观结构分析及其性能研究
水泥混凝土微观结构分析及其性能研究水泥混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，在我们日常生活中随处可见。
它的广泛应用离不开其优异的性能，而混凝土的性能又与其微观结构密切相关。
因此，本文将对水泥混凝土的微观结构进行分析，并探讨其性能的研究。
一、水泥混凝土的微观结构水泥混凝土的微观结构是由水泥胶体、砂、骨料和水组成的。
其中，水泥胶体是构成混凝土基础的材料之一，负责粘结砂、骨料等颗粒，从而形成整体结构。
水泥胶体主要由水化硅酸钙、水化硅酸二钙和水化铝酸盐等物质组成。
而砂、骨料则是混凝土中的主要骨架结构，实现了混凝土的承重和变形。
水则是起到一定掺和效果和助于混凝土施工的作用。
我们可以通过显微镜观察混凝土的微观结构。
在显微镜下，可以看到水泥胶体的胶体颗粒、骨料和砂的颗粒以及它们之间的空隙。
空隙之间相互连通形成了一个复杂的孔隙系统，称之为混凝土孔隙结构。
二、水泥混凝土的性能研究水泥混凝土作为建筑材料，应具有耐久性、承重性、变形性、耐水性、耐热性等多种性能。
在这些性能中，耐久性是最为重要的一个因素。
而水泥混凝土的耐久性和微观结构密切相关，主要由以下因素影响：1. 水胶比水胶比是指混凝土中水的质量与水泥用量的比值。
水胶比越大，混凝土中的空隙越多，耐久性也越差。
因此，合理控制水胶比是提高混凝土耐久性的关键。
2. 骨料种类和质量骨料是混凝土的主要承重结构，骨料种类和质量对混凝土的性能影响很大。
优质骨料可以提高混凝土的强度和耐久性，减少开裂和变形。
3. 水泥种类和质量不同种类的水泥粒度分布和化学成分不同，对混凝土性能影响也不同。
而质量较低的水泥掺量大，混凝土中的空隙较多，耐久性也较差。
4. 施工工艺施工工艺是影响混凝土性能的重要因素。
加速混凝土凝固时间、振捣方式、振频和振幅都会影响混凝土的性能。
三、新材料的研究随着建筑材料行业的快速发展和科学技术的不断进步，新型材料也在不断涌现。
例如高强高性能混凝土（HPC）和自密实混凝土（SCC）。
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【文章编号】:1672-4011(2008)04-0008-02
混凝土破坏微观结构对比分析
雒
斌,李福海
(西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031)
基金项目西南交通大学大学生科研训练计划(SRT )资助项目
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【摘 要】:针对高性能混凝土、普通混凝土及再生混凝土,从混凝土材料的微观结构角度来比对分析混凝土破坏的结构特征。
【关键词】:高性能混凝土;普通混凝土;再生混凝土;微观结构;对比分析 【中图分类号】:T U37 【文献标识码】:B
混凝土是一种复杂的多相非均质材料,对混凝土材料的力学性质及破坏特点的研究对于结构工程、地下工程以及采矿工程等都有重要的意义。
有关混凝土力学特性的力学模型都是基于混凝土材料的宏观层次研究其力学特性,其主要特点是把材料理想化为均质材料进行研究,把实验室尺度下力学试验的结果作为材料的力学参数,以此为基础进行更大尺度宏观结构的力学响应分析。
实验室的试验结果,往往也代表一定尺寸非均匀性结构材料的平均力学响应。
这种简化对于研究混凝土工程结构及进行稳定性的数值分析是非常必要的,但是却难于研究混凝土材料在外荷载作用下裂纹萌生、扩展及贯通而导致的由细观层次到宏观层次的损伤和断裂过程。
目前,国际上对于混凝土材料力学性能的研究已经开始从经典的宏观尺度转向更细微的细观尺度,并建立了一些用于混凝土断裂过程模拟的数值模型。
1 高性能混凝土
高性能混凝土是指具有较高强度、较高耐久性以及优
良工作性的混凝土。
就微观层次论,高性能混凝土可视为骨料、界面、凝胶、晶体、气孔、液体多相复合材料。
在砂浆中细集料为分散相,水泥浆为连续相。
高性能水泥浆内各种相物质的组合构成基体的微观特征:高标号水泥、低水灰比、高效塑化剂、活性掺合料,它们彼此之间相互作用、相互配合,一方面仍遵守水化规律,另一方面则克服了未加外加剂和掺合料的水泥内部结构中的缺陷,显示了四相物质匹配的合理性,如远程无序的C -S -H 凝胶从近程上看是一些011μm ～110μm 的微细晶体,靠液膜传递的力和粒子间相互作用,传递荷载,施加拉力时晶体被拉开,但在压力下,主要是微晶破裂,故抗压远大于抗折。
提高水泥石抗压强度取决于凝胶的数量、质量、形式,这样微观上解释了C -S -H 凝胶的拉压性能有别。
由于高标号水泥矿物成分的特点。
加之高效塑化剂、水泥水化凝胶的数量保证了凝胶体抗压性能的最大发挥。
具有明显结晶性质的CH 是固相结构成分里最复杂的一个产物。
从电镜
中看,有些可能起到阻止毛细孔开裂的作用。
另外,呈六
方晶体的CH 其解理面本身非常薄弱,又由于掺合料的作用,抑制了CH 薄弱面。
就四相形成的系统而言,除发挥了有利的固相成分作用,控制不利作用外,人们关注的气相结构也发生了质的变化,浆体中晶体和凝胶间构成的微界面及内部微孔被填实,使之成为均匀密实的连续体。
高性能混凝土骨料结构模式图如图1。
图1 高性能混凝土骨料结构模式
由于低水灰比、高塑化剂、活性微粉的相互匹配,一方面骨料表层吸附水膜减少,骨料表面孔隙减少;另一方面,水泥水化相对均匀完整,骨料表面无定向排列的CH ,过渡层区域大大减弱,强化了过渡层与水泥基体的一致性和均匀性,增加了骨料相、水泥相作用的协调性和完整性。
当混凝土受荷时,由于过渡层性能得到改善,原来由两相弹性模量差异引起的水泥相变形,通过增强的过渡层传递到骨料相,逐渐积蓄为一定的弹性应变能,当弹性应变能达到某一程度时,必然释放使裂缝骤然扩展,产生爆裂破坏。
2 普通混凝土
由于混凝土是由水泥浆、砂、石经混合后凝结硬化而成,故其结构是多相体、不均匀体。
水泥石内部存在毛细孔(多余水形成的),水泥与骨料界面薄弱环节处CH 作定向排列,泌水形成水囊、干缩裂纹、内部不均匀温度差裂纹等。
混凝土在压应力作用下,上述薄弱环节会进一步发展,又由于混凝土中骨料(特别是粗骨料)与水泥浆的弹性模量不同,在压应力作用下,砂浆与骨料界面会产生剪切滑移(见图2)。
结果粗骨料像楔子似的对砂浆产生劈拉作用。
由于水泥砂浆抗拉强度很低,当拉应力和剪切应力超过其极限应力时,则内部开列破坏就会引发,并逐步扩展,最终导致土破坏。
《四川建材》2008年第4期 混凝土技术●
:P 0701088
图2 混凝土受压时的内部应力传递
根据研究,在普通混凝土中,集料本身的抗压强度和弹性模量均很高,一般集料的弹性模量与砂浆弹性模量相差近5倍。
当受到压力荷载时,绝大多数情况下,混凝土的破坏始于集料和砂浆间的界面处。
对普通混凝土起决定作用的是集料与砂浆界面间的粘结力,即砂浆的强度,而集料本身对混凝土的强度影响并不大。
如果用不同强度的砂浆与普通密实的集料配制混凝土,其强度基本上与砂浆强度接近,两者的强度呈近45°线性关系。
如图3。
图3 混凝土强度与砂浆强度关系图图4 普通混凝土骨料结构模式
3 再生混凝土
再生混凝土与普通混凝土(骨料与水泥砂浆这一种单一界面)相比,在结构组成方面多了两个界面:骨料与旧砂,浆界面及旧砂浆与新砂浆界面。
而这三种接触界面都是再生混凝土的薄弱环节,一般再生混凝土的破坏,也常常沿这三种接触面破坏。
有关研究发现,再生混凝土中骨料与新砂浆之间的粘结强度最低,该界面依然是再生混凝
土中最薄弱环节。
图7 沿新—旧砂浆界面破坏
从电镜观测图6可见:骨料与新砂浆界面区宽度为100
μm ～200μm ,并存在大量的孔洞,较大的空隙尺寸约为10μm ～20μm 。
很容易看到发育良好的板状Ca (OH)2晶体和层状的C -S -H 凝胶。
由于界面过渡区较宽,水化产物有较大的生长发育空间,这是普通混凝土集料—水泥浆体界面存在大量孔隙和发育良好的水化产物的主要原因。
从图7可以看到,新旧砂浆界面区不明显,两者结合紧密。
尽管在界面处存在一些孔洞,但界面处水化产物比较密实,呈板块状。
这一界面上比较显著的特征是:在孔洞处很少看到片状、絮状或针状的水化产物,面这些水化产物在骨料—水泥界面上比较容易发现,且在骨料—水泥界面上更容易找到。
对新—旧砂浆界面来说,再生集料的弹性模量与砂浆的弹性模量差异较小,界面结合得到加强。
同时,旧水泥砂浆表面的许多微细裂缝会吸入新的水泥颗粒,使接触面的水化更加完全,形成致密的结构。
所以新、旧砂浆界面粘结强度高,不容易发生破坏。
4 结论
再生混凝土比普通混凝土、高性能混凝土结构更复杂,普通混凝土中仅存在天然骨料、砂浆和骨料—砂浆界面三相,高性能混凝土存在四相:高标号水泥、低水灰比、高效塑化剂、活性掺合料。
而再生混凝土中则存在天然骨料、旧砂浆、新砂浆、天然骨料—新砂浆界面、天然骨料—旧砂浆界面等多相。
从微观看普通混凝土的破坏方式是:砂
浆与骨料界面产生剪切滑移,使得粗骨料像楔子似的对砂
浆产生劈拉作用,混凝土抗拉强度很低导致混凝土的破坏。
对高性能混凝土一般产生爆裂破坏。
再生混凝土存在三个薄弱界面,这三个界面均是再生混凝土的破坏界面。
[I D:3986]
参考文献
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