混凝土的微观结构 ppt
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、引言混凝土是一种广泛应用于建筑业的材料，其本质是由水泥、粗骨料、细骨料和适量的水按照一定比例混合而成。
混凝土在使用中具有很好的耐久性、抗压强度高、防水性强等优点，因此在建筑业中得到了广泛应用。
在混凝土结构的设计和施工中，了解混凝土的微观结构特征对于保障混凝土的品质和性能具有重要的意义。
本文将从混凝土的微观结构特征出发，对混凝土的微观结构分析原理进行详细阐述。
二、混凝土的组成和性质混凝土是由水泥、粗骨料、细骨料和适量的水按照一定比例混合而成。
水泥是混凝土的主要胶凝材料，它的主要成分是硅酸盐和铝酸盐。
粗骨料一般是石子，细骨料一般是砂子，它们的主要作用是填充水泥糊中的空隙，增加混凝土的密实性和强度。
水是混凝土中的溶剂，它的主要作用是使水泥能够与骨料充分混合，形成坚实的混凝土。
混凝土的性质主要包括强度、耐久性、抗裂性、抗渗性等。
其中，强度是混凝土的最基本性质，它是指混凝土在受到外力作用下的抵抗能力。
耐久性是指混凝土在长期使用过程中的稳定性和耐久性。
抗裂性是指混凝土在受到外力作用下的裂纹抵抗能力。
抗渗性是指混凝土在受到外界湿度或水压作用下的渗透性能。
三、混凝土的微观结构特征混凝土的微观结构特征包括水泥石、孔隙、骨料和水四个基本部分。
水泥石是混凝土的胶凝材料，它是由水泥和水按照一定比例混合而成的。
水泥石的主要成分是水化硅酸钙凝胶，它是由水泥和水反应形成的。
孔隙是混凝土中的空隙，它们的大小和形状对混凝土的性能和品质具有重要的影响。
骨料是混凝土中的主要填料，它们的物理性质和化学性质对混凝土的性能和品质也有着重要的影响。
水是混凝土中的溶剂，它对混凝土的物理性质和化学性质也有着重要的影响。
水泥石是混凝土的主要组成部分，它的微观结构特征主要包括水化硅酸钙凝胶、水化硅酸铝凝胶、水化钙铝石和水化铝酸盐凝胶等。
水化硅酸钙凝胶是混凝土中最主要的胶凝材料，它是由水泥和水反应形成的。
水化硅酸钙凝胶的形态呈胶状，具有很强的胶结力和硬化能力。
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。
混凝土材料的微观结构分析
混凝土材料的微观结构分析一、引言混凝土是一种广泛应用的建筑材料，其优点是便于制造、成本低廉、强度高、防火、防水和抗腐蚀等特性。
混凝土的微观结构直接关系到其力学性能和耐久性能，因此对混凝土材料的微观结构分析具有重要的理论意义和实践价值。
二、混凝土材料的组成混凝土材料是一种人造复合材料，其主要组成部分包括水泥、骨料、水和掺合料。
其中，水泥是混凝土的胶凝材料，起到粘结骨料的作用；骨料是混凝土的骨架材料，用于承受荷载；水是混凝土中的溶剂，可以在水泥颗粒中形成胶体；掺合料是混凝土中添加的一些辅助材料，如矿渣粉、石灰石粉等。
三、混凝土材料的微观结构混凝土材料的微观结构包括水泥石、骨料和孔隙三部分。
1.水泥石水泥石是混凝土中最主要的胶结材料，其微观结构是由水泥颗粒和水混合而成的胶体结构。
水泥颗粒是由三种主要化合物组成的，分别是硅酸钙(CaSiO3)、硅酸三钙(Ca3SiO5)和氢氧化钙(Ca(OH)2)。
水泥颗粒在水中会发生水化反应，形成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、水化硅酸三钙(C3SH2)凝胶和水化氢氧化钙(Ca(OH)2)等产物。
其中，C-S-H凝胶是水泥石中最主要的成分，其具有一定的弹性和韧性，可以形成一个连续的网状结构，使得水泥石具有一定的延性和抗裂性能。
2.骨料骨料是混凝土中的主要骨架材料，其微观结构是由坚硬的石料、石粉和砂子等颗粒组成的。
骨料的形状、大小和性质会影响混凝土的力学性能和耐久性能。
在混凝土中，骨料与水泥石相互作用，形成一个复杂的骨料-水泥石界面区域，称为过渡带。
过渡带通常是一个孔隙较多、强度较低的区域，容易成为混凝土的弱点。
3.孔隙孔隙是混凝土中最重要的微观结构之一，它直接影响混凝土的力学性能和耐久性能。
混凝土中的孔隙可以分为两种类型，一种是内部孔隙，即水泥石中的孔隙；另一种是外部孔隙，即混凝土表面和内部的孔隙。
孔隙的大小和分布对混凝土的力学性能和耐久性能有很大的影响。
孔隙越大、越多，则混凝土的强度越低，容易受到外部环境的侵蚀。
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。
混凝土中的微观结构与宏观性能原理
混凝土中的微观结构与宏观性能原理一、引言混凝土是一种广泛应用的建筑材料，其性能直接影响到建筑物的质量和寿命。
混凝土的性能取决于其微观结构和宏观性能，而混凝土中的微观结构与宏观性能之间存在密切的关系。
本文将对混凝土中的微观结构与宏观性能进行详细的分析和解释。
二、混凝土的微观结构混凝土是由水泥、砂、石子和水等材料混合而成的，其微观结构主要由水泥石和骨料组成。
1. 水泥石水泥石是混凝土的主要胶结材料，其主要成分为硅酸盐和硫铝酸盐。
水泥石的形成是一个化学反应过程，即水泥与水发生反应生成水化产物。
水化产物主要包括水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙等。
水泥石的硬化过程需要一定的时间，通常需要28天左右才能完全硬化。
2. 骨料骨料是混凝土中的主要骨架材料，其主要成分为石子和砂。
石子是一种天然岩石，其大小一般为5~20mm，可以有效地提高混凝土的强度和耐久性。
砂是一种细粒骨料，其大小一般为0.075~5mm，可以填充骨料之间的空隙，提高混凝土的密实性和耐久性。
三、混凝土的宏观性能混凝土的宏观性能主要包括强度、耐久性、变形特性和热膨胀性等。
1. 强度混凝土的强度是指其抗压、抗拉和抗弯等力学性能。
强度是混凝土的主要性能指标之一，其大小与混凝土的微观结构有密切关系。
水泥石的强度取决于其化学成分和水化程度，而骨料的强度取决于其物理性质和力学性质。
混凝土的强度受到多种因素的影响，例如水泥的种类、水泥石的含量、骨料的大小和配合比等。
2. 耐久性混凝土的耐久性是指其在外部环境中长期使用的能力。
混凝土的耐久性受到多种因素的影响，例如气候、温度、湿度、化学物质和紫外线等。
混凝土的耐久性与其微观结构有密切关系，水泥石的化学成分和水化程度决定了混凝土的耐久性。
骨料的性质也对混凝土的耐久性有一定的影响，例如石子的硬度和化学稳定性等。
3. 变形特性混凝土的变形特性是指其在受力时的形变性能。
混凝土的变形特性与其微观结构有密切关系，水泥石的力学性质和水化程度决定了混凝土的变形特性。
混凝土的微观结构与性能原理
混凝土的微观结构与性能原理一、混凝土的组成与结构1.1 混凝土的组成混凝土是由水泥、砂、石料、水等原材料按照一定比例混合而成的一种复合材料，其中水泥是混凝土的主要胶结材料。
1.2 混凝土的结构混凝土的结构是由水泥胶体、砂、石料等组成的三维空间结构，其中水泥胶体充当着胶黏剂的作用，连接起砂、石料等骨料，形成一个整体的结构。
二、混凝土的性能2.1 强度混凝土的强度是指其承受外部荷载的能力，是混凝土最主要的性能指标之一。
混凝土的强度往往受到其组成、配合比、养护等因素的影响。
2.2 耐久性混凝土的耐久性是指其在不同环境条件下能够长期保持其力学性能和化学性能的能力。
混凝土的耐久性主要受到其组成、配合比、养护等因素的影响。
2.3 施工性能混凝土的施工性能是指其在施工过程中的可塑性、可流动性、可振实性等性能。
混凝土的施工性能主要受到其流动性、凝结时间等因素的影响。
三、混凝土微观结构3.1 水泥胶体水泥胶体是混凝土的主要胶结材料，是由水泥颗粒在水中形成的胶体粘结物质，具有胶黏剂的作用。
水泥胶体的形成主要是由于水泥颗粒的水化反应所引起的。
3.2 砂、石料砂、石料是混凝土的骨料，是由天然矿物或机械制造的碎料组成。
砂、石料的形状、大小、表面性质等会影响混凝土的力学性能和耐久性。
3.3 空隙混凝土中的空隙主要包括孔隙、裂缝、毛细孔等。
这些空隙对混凝土的力学性能和耐久性都有着重要的影响。
四、混凝土力学性能的影响因素4.1 水泥胶体的形成水泥胶体的形成是混凝土力学性能的重要影响因素之一。
水泥胶体的形成需要一定的时间，需要充分的水化反应才能够形成强度足够的胶体。
4.2 骨料的性质骨料的形状、大小、表面性质等都会影响混凝土的力学性能和耐久性。
骨料的形状对混凝土的流动性和凝结时间有影响，而骨料的大小则会影响混凝土的强度和耐久性。
4.3 水胶比水胶比是指混凝土中水的重量与水泥的重量之比。
水胶比越小，混凝土的强度越高，但是施工难度也越大。
混凝土结构设计原理课件第二章
3）轴心抗拉强度
混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试 验方法来测定，但由于试验比较困难，目前国内外主要 采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴 心抗拉强度。
F
压
a
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拉
压
F
劈裂试验
f sp
2F
a2
6 2.1 混凝土的物理力学性能
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
压强度fc时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的
应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力-应变 曲线的上升段。
采用等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件 一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力-应 变曲线的下降段。
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8 2.1 混凝土的物理力学性能
上。e ×10-3
6
8
10 2.21 混凝土的物理力学性能
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
强度等级越高，线弹性段 越长，峰值应变也有所增 大。但高强混凝土中，砂 浆与骨料的粘结很强，密 实性好，微裂缝很少，最 后的破坏往往是骨料破坏， 破坏时脆性越显著，下降 段越陡。
不同强度混凝土的应力-应变关系曲线
式中： k１为棱柱体强度与立方体强度之比，对不大
于C50级的混凝土取76，对C80取0.82，其间按线性
插值。k2为高强混凝土的脆性折减系数，对C40取1.0，
对C80取0.87，中间按直线规律变化取值。0.88为考虑 实际构件与试件混凝土强度之间的差异而取用的折减系 数。
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5 2.1 混凝土的物理力学性能
考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况，实际 构件强度与试件强度之间存在差异，《规范》基于安全 取偏低值，规定轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度 标准值的换算关系为：
混凝土微观结构分析
混凝土微观结构分析一、引言混凝土是一种广泛应用的建筑材料，其主要成分为水泥、砂、石、水等。
混凝土的性能直接影响着建筑结构的稳定性和耐久性，因此深入了解混凝土的微观结构和性质对于提高混凝土的性能有着重要的意义。
本文将对混凝土的微观结构进行详细的分析和探讨。
二、混凝土的组成及基本性质混凝土主要由水泥、砂、石和水组成。
其中水泥是混凝土的胶凝材料，砂和石是混凝土的骨料，水则是混凝土的重要成分之一，它作为混凝土的稀释剂，起到调节混凝土流动性的作用。
混凝土的强度、坚固性和耐久性等主要取决于水泥胶凝体的强度和骨料的物理和力学性质。
水泥胶凝体由水泥水化产生的水化物和水泥无反应物质组成，水泥水化产生的水化物主要是硬化水泥石和水泥胶体。
骨料主要是砂和石，砂和石的物理和力学性质直接影响着混凝土的强度和耐久性。
三、混凝土的微观结构混凝土是由水泥浆体和骨料两部分组成的复合材料。
水泥浆体是由水泥和水混合而成的胶凝物，骨料则是填充在水泥浆体中的颗粒状材料。
混凝土的微观结构主要包括水泥浆体和骨料两部分。
1.水泥浆体的微观结构水泥浆体的微观结构主要由水泥胶体和硬化水泥石两部分组成。
水泥胶体是水泥颗粒和水混合后形成的胶体，是混凝土中的胶凝材料。
硬化水泥石是水泥水化后形成的石状体，是水泥浆体中的强度来源。
水泥胶体和硬化水泥石的比例和质量直接影响着混凝土的强度。
2.骨料的微观结构骨料是填充在水泥浆体中的颗粒状材料，可以分为粗骨料和细骨料两种。
粗骨料是大于5mm的石料，细骨料是小于5mm的砂料。
骨料的物理和力学性质直接影响着混凝土的强度和耐久性。
四、混凝土的力学性能混凝土的力学性能是指混凝土在外力作用下所表现出的力学特性，主要包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、弹性模量和泊松比等。
混凝土的力学性能与其微观结构密切相关。
1.抗压强度混凝土的抗压强度是指在压力作用下，混凝土抵抗破坏的能力。
混凝土的抗压强度与水泥浆体中水泥胶体和硬化水泥石的比例和质量、骨料的物理和力学性质等因素有关。
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存在。两固相表面间的黏附力来自这种物理作用。 （孔隙会对强度产生危害）
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2.5.4水化水泥浆体中的微结构-性能关系
2.尺寸稳定性 保水的水化水泥浆体在尺寸上是不稳定的，当然只要
保持相对湿度在100%，实际上没有发生尺寸变化。 3.耐久性 水化了的水泥浆体是碱性的，因此暴露于酸性水中时
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2.6混凝土中的过渡区
最后，随着水化的进展，结晶不良的C-S-H和次生的 钙矾石、氢氧化钙晶体开始填充在大钙矾石和氢氧 化钙晶体构架之间的孔隙里，这有助于提高过渡区 的密实度。
强度---水化产物和骨料颗粒之间的黏结力也是范德瓦 尔兹引力，过渡区中任意一点的强度取决于孔的体 积和尺寸。
过渡区是链条中最薄弱的一环，被视为混凝土中的强 度限制相。
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2.5水化水泥浆体的微结构
• 水化水泥浆体在这里的含义是指由波特兰水泥（以 下称硅酸盐水泥）制备的浆体。硅酸盐水泥是一种 灰色粉末，呈多棱角颗粒，粒径约为1~5um。它通 过粉磨熟料和少量硫酸钙得到，熟料是由氧化钙和 硅、铝、铁的 应为C3S、C2S、C3A和C4AF。
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2.5水化水泥浆体的微结构
• 钙矾石的形成： 在水泥水化的几分钟里，钙、硫酸盐、铝酸盐与氢氧
根反应的结果，是针状结晶的硫铝酸钙水化物，即 “钙矾石”就开始出现。几小时后，大的棱柱状氢 氧化钙结晶和细小纤维状的硅酸钙水化物，开始填 充先前由水和未溶解水泥颗粒占据的空间。几天后， “钙矾石”可能会不稳定并分解为单硫型的硫酸盐 水化物，形貌为六角形片状。六角形片状也是铝酸 钙水化物的形貌，它在硫酸盐不足或高铝的硅酸盐 水泥中形成。
S-H的层与层之间，一个单分子水层牢固地被氢键 所键合） • 化学结合水（这种水是构成各种水泥水化产物微结 构的一部分）
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2.5.4水化水泥浆体中的微结构-性能关系
• 硬化混凝土的工程特性强度、尺寸稳定性与耐久性， 不仅受配合比影响，还受水化水泥浆体的性质影响， 而它又取决于微结构的特征（固相和孔的类型、数 量及分布）
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2.4骨料相的微结构
• 骨料相主要影响混凝土的单位质量、弹性模量和尺 寸稳定性。混凝土的这些性质在很大程度上取决于 骨料的表观密度和强度，而骨料的物理特性要比化 学特性对其更具有决定性。
• 孔隙率和粗骨料的形状和构造也会影响混凝土的性 能。由于比混凝土其他两相的强度高，骨料相通常 不直接影响普通混凝土的强度，除非是多孔和软弱 颗粒。
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2.5.1水化水泥浆体的固相
• 水化硅酸钙（C-S-H可占50%~60%的体积，是决 定浆体性能的主要相。）
• 氢氧化钙（具有确定比例的化合物，它形成六角棱 状的大晶体，形貌各式各样。）
• 硫铝酸钙水化物 • 未水化的水泥颗粒
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2.5.2水化水泥浆体里的孔
• C-S-H中的层间孔（这些微孔中的水分会被氢键所 保持，在一定条件下会失去并产生干缩和徐变）
对材料是有害的。在这类条件下，不透水性或成水 密性就成为决定耐久性的首要因素。
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2.6混凝土中的过渡区
• 粗骨料颗粒和水化水泥浆体之间存在着过渡区，虽 然它的组成和水化水泥浆体相同，但其微结构与性 能不同于水泥浆体。
• 过渡区的发展顺序：
首先，新压实的混凝土中，大颗粒骨料周围形成水膜。
随后，水泥浆体本体中，钙、硫酸根、氢氧根以及铝 酸根离子，结合生成钙矾石和氢氧化钙。由于水灰 比比较大，这些靠近粗骨料的结晶产物为较粗大的 晶体，因此形成比水泥浆或砂浆本体更多孔隙的构 架；板状的氢氧化钙晶体趋向形成定向层。
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2.3复杂性
• 从微观水平上看，混凝土微结构的复杂性显而易见。 其微结构中的两相既不是彼此均匀分布的，微结构 本身也不是匀质的。
• 混凝土微结构的独特之处： 1.粗骨料颗粒附近的小范围存在界面过渡区 （颗粒周边呈10-50um厚度的薄壳）
2.三相中的每一个相本身也是多相的。
3.混凝土的微结构不是材料固有的特性（因为水泥浆 和过渡区是随时间、环境温度与湿度而变化的）
• 毛细孔（它代表没有被水化水泥浆体的固相产物所 填充的空间。毛细孔的体积和尺寸由新拌水泥浆中 未水化水泥颗粒的间距即水灰比，以及水泥水化的 程度所决定。）
• 气孔（毛细孔的形状是无规则的，气孔则一般呈球 形。混凝土拌合过程中水泥浆体里通常会带入少量 空气。）
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2.5.3水化水泥浆体中的水分
• 毛细孔水（存在于5nm以上孔隙里的水） • 吸附水（靠近固相表面的水） • 层间水（这是一种与C-S-H结构相关联的水，在C-
• 一个固体各个相的类型、数量、尺寸、形状及其分
布即构成了该固体的微结构。
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2.2重要性
• 材料领域的进步首先在于可以从内部的微观结构认 识到其性能由来的机理。换句话说，性能可以通过 使材料微结构适当地变化得到改进。虽然混凝土是 应用最为广泛的结构材料，但它的微结构是不均质 且高度复杂的。所以研究它的微结构至关重要。
混凝土的微观结构
乔贝 任亚楠
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混凝土的微观结构
• 2.1定义 • 2.2重要性 • 2.3复杂性 • 2.4骨料相的微结构 • 2.5水化水泥浆体的微结构 • 2.6混凝土中的过渡区
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2.1定义
• 微结构：是指宏观结构中用显微镜放大才可见的部 分。
• 所谓宏观结构一般是指用肉眼可见的、粗大的微结 构;肉眼不可见的界限大约在1mm的五分之一。