混凝土界面过渡区不均匀特性研究_陈露一
混凝土强度不均匀的原因
混凝土强度不均匀的原因
1.原材料的不均匀性：混凝土的成分包括水泥、沙子、碎石、水等，如果原材料中存在不合格或者不均匀的部分，就会导致混凝土强度不均匀。
2. 浇注过程中的不均匀性：混凝土浇注的过程中需要控制好浇注速度和浇注厚度，如果控制不好，很容易导致混凝土内部的强度不均匀。
3. 养护过程中的不均匀性：混凝土在养护过程中需要保持一定的湿度和温度，如果养护不当，也会导致混凝土内部的强度不均匀。
4. 环境因素的影响：如外界温度、湿度、风力等环境因素，也会影响混凝土的强度分布。
需要注意的是，混凝土的强度不均匀会导致建筑物出现裂缝、变形等问题，因此在施工过程中应该尽可能地避免以上情况的发生。
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论水泥混凝土道面施工后不均匀沉降修复处理-精品文档资料
论水泥混凝土道面施工后不均匀沉降修复处理1 造成水泥混凝土道面破损原因路基基础出现不均匀的下沉现象，主要表现为板块出现脱空现象或在表面形成了横向或者纵向的裂缝，也可能会由于基础失去稳定性，或车辆、航空器动荷载以及长期雨水、温度的影响作用，发生了塑性形变以及因道路基层的水稳性异常，引发材料湿软膨胀甚至出现变形，最终令道面产生了多种形式的裂缝。
若是混凝土表面板层的厚度或是路基基础强度减弱，整体强度不足导致出现荷载型裂缝；因水泥混凝土进行切缝处理的不及时，造成因温度收缩或干缩反应出现裂缝。
水泥混凝土道面的混凝土浇筑施工量较大，且大多是连续浇筑的，若是在进行浇筑施工时，温度较高，道面便较容易发生断裂；若是道面预留切缝深度比较浅，则容易在收缩缝的临近处出现新的收缩缝；若水泥砼体干缩性能较高，或是混凝土材料采用了不合理的配合比；使用的垫层与模板过于干燥，具有较大的吸水性能；在水泥混凝土道面进行施工时，没有进行充分的振捣；在水泥混凝土道面完成浇筑之后，若是没有及时的进行养护处理，敷设养护膜，在高温环境下或是遭遇了大风天气，极易导致路表游离水分的迅速蒸发，并且发展为道面体积产生收缩效应，产生裂缝。
以上便是所有诱发水泥混凝土道面破损的全部原因。
2 水泥混凝土道面破损封堵的原理因为在道路路基下的填土没有进行充分压实，或是路堤建于软弱土基础之上，令路基强度无法达到要求，再受到伸缩缝处长期渗水冲刷作用后，长时间的活荷载造成道路板层与道路基层之间产生抽吸作用，使得道路基层与板层出现局部脱空现象，这就造成了道面失去原有的支撑体系，甚至会诱发轻微的垂直落台或是后果严重的断板现象。
针对这两大最主要的破损问题，一般采用针对板下的压浆封堵，这种方法适用于道路板下仅是脱空，支撑部分仍未完全丧失，并且仍未进一步发展成垂直落台以及断板现象的条件下。
3 板下封堵的特性3.1 进行板下封堵处理的必要性一般来讲，对水泥混凝土道面的修补作业大多是凿除掉破损区道面，然后进行补块处理；需要在裂缝处采用化学灌浆进行稳定处理；然后覆盖水泥混凝土或是沥青混凝土面层。
过渡区界面对混凝土劈裂性能影响的试验与数值模拟
过渡区界面对混凝土劈裂性能影响的试验与数值模拟刘建南;张昌锁【摘要】过渡区界面(ITZ)是混凝土三相界面中的最弱界面,对混凝土的强度有重要的影响.在实际中过渡区界面的厚度极薄,很难以实验测得其强度.为了了解它的力学性能对混凝土承载能力的影响,通过对比混凝土劈裂试验与有限元软件ABAQUS中数值模拟的方法,研究了ITZ界面的力学性能对混凝土的劈裂破坏造成的影响.结果表明:混凝土的劈裂强度随着ITZ界面强度的降低而降低;当ITZ界面的强度低于砂浆界面的50％以下时,劈裂强度会出现明显的下降.随着ITZ界面厚度的增加,劈裂强度也随之降低.粗骨料的形状会对承载能力造成影响,形状越不规则的骨料模型其承载能力越强.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)018【总页数】6页(P269-274)【关键词】混凝土;ITZ;ABAQUS;细观力学【作者】刘建南;张昌锁【作者单位】太原理工大学矿业工程学院,太原030024;太原理工大学矿业工程学院,太原030024【正文语种】中文【中图分类】TU528.01混凝土作为一种复合材料，一般认为其包含水泥砂浆、骨料和过渡区界面三相材料。
ITZ (interfacial transition zone)界面是混凝土三相中的最弱相，因此在混凝土的破坏过程中起着重要的影响作用[1]。
许多研究都已经表明，混凝土在破坏过程中，裂缝基本都是沿着ITZ界面逐渐展开的[2]。
在实际中，直接抗拉强度不容易测量，所以通过巴西劈裂试验去近似求得混凝土的抗拉强度。
许多劈裂试验的研究表明，砂浆强度[3]、粗骨料的尺寸[4]、过渡区界面的强度[5]等因素都会对混凝土的抗拉强度造成影响。
在混凝土单轴拉伸的数值模拟研究中，ITZ界面的厚度、界面中的缺陷分布对混凝土的抗拉强度也同样会造成影响[6]。
本文设计了一组混凝土劈裂试验，并在ABAQUS中建立随机骨料模型进行劈裂试验的数值模拟，对ITZ界面对劈裂强度可能造成的影响进行研究。
混凝土骨料对界面过渡区的影响与改善评述
向 程 度 也 有 着 较 大 的 影 响 。而 英 国 的 Ｗ ｉ ｌ ｌ － ｉ ａ ｍ Ａ ． Ｔ ａ ｎ ｓ ｏ ｎ ｇ 通 过 对 玄 武 石 、石 灰 岩 、石 英岩三种矿物的研究，发现由于使用的骨 料的矿物组成和结构不同，混凝土的粘结 破坏形式也不尽相同。 ２．２ 粗骨料的类型
粗 骨 料 分 碎 石 和 卵 石 两 类 。碎 石 一 般 经机械破碎，具有较为活泼的活性反应表 面，更容易存在化学作用，形成粘结力更好 的物质。而卵石的表面比较光滑， 表面相对 呈 惰 性 。此 外 ， 碎 石 的 表 面 较 为 粗 糙 ， 意 味 着粘结界面较大，有利于增强接触面的粘 结 力 。有 研 究 表 明 骨 料 粗 糙 度 的 增 加 引 起 了更高的界面裂缝形成能量，也就是说骨 料越粗糙，越不易形成界面裂缝，越不利于 裂 缝 的 传 播 。也 有 研 究 ［３］ 表 明 骨 料 表 面 粗 糙 度 对 Ｃ Ｈ 相 的 择 优 取 向 程 度 有 影 响 。另 外 ， 水泥浆离析的水份更容易沿卵石的表面滑 下，蓄于粗骨料下表面，更容易形成界面过 渡区。 ２．３ 粗骨料的大小
骨料的岩石种类不同，其矿物成分也 不尽相同，这样就导致骨料与分散相的化 学作用也不同。大致可分为两种作用： 一是 离子键作用， 另一种为共价键作用。所谓离 子键作用就是骨料中的矿物粒子以离子键 结合，在水泥浆环境（碱性）条件下容易发生 化 学“ 断 键 ”， 形 成 Ｃ Ｓ Ｈ 、Ｃ Ｈ 等 水 化 产 物 的 共 存 相 。这 无 疑 对 过 渡 区 结 构 有 增 强 作 用 。 因而以这类矿物为骨料时，有较为牢固的 化学过渡胶结层，过渡区的结构也较为致 密一些， 对混凝土的增强效果较好。相对而 言，共价键作用就是骨料中的矿物粒子以 共价键结合，在水泥浆介质条件下不易发 生 化 学“ 断 键 ”， 因 而 其 表 面 与 水 泥 浆 体 不 能形成化学成分上连续过渡的界面区，而 主要靠接触面的机械作用粘结，结合力较 弱 。
《基于离散元方法的混凝土界面过渡区研究》范文
《基于离散元方法的混凝土界面过渡区研究》篇一一、引言混凝土作为建筑工程中常用的材料，其性能的优劣直接关系到建筑物的质量和安全。
混凝土界面过渡区是混凝土内部结构的重要组成部分，其性能对混凝土的整体性能有着重要影响。
然而，由于混凝土界面过渡区的微观结构和物理特性较为复杂，传统的实验方法难以对其进行深入的研究。
近年来，随着计算机技术的不断发展，离散元方法作为一种有效的数值模拟方法，被广泛应用于混凝土等材料的细观力学性能研究。
本文旨在利用离散元方法对混凝土界面过渡区进行深入研究，为混凝土结构的优化设计和性能提升提供理论支持。
二、离散元方法概述离散元方法是一种基于离散介质力学的数值模拟方法，通过将材料离散为多个独立的单元，模拟单元之间的相互作用和运动，从而得到材料的整体力学性能。
在混凝土材料的研究中，离散元方法可以有效地模拟混凝土内部颗粒的相互作用和运动，揭示混凝土细观结构的形成和演化过程。
三、混凝土界面过渡区的特点及研究意义混凝土界面过渡区是指新老混凝土之间、骨料与砂浆之间等界面处的区域，其物理特性和微观结构与周围的混凝土有所不同。
由于界面过渡区的存在，混凝土的力学性能、耐久性能等都会受到一定的影响。
因此，对混凝土界面过渡区的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
四、基于离散元方法的混凝土界面过渡区研究4.1 模型建立本文采用离散元方法建立混凝土界面过渡区的数值模型。
首先，根据混凝土的配合比和骨料粒径等信息，确定模型的尺寸和颗粒数量。
然后，通过调整颗粒的粒径、形状、弹性模量等参数，模拟出混凝土的实际细观结构。
在模型中设置不同界面过渡区的位置和范围，以便于研究其力学性能和微观结构的变化。
4.2 数值模拟与分析在建立好模型后，通过施加外部荷载和边界条件，模拟混凝土的受力过程。
通过观察颗粒的运动和相互作用，分析混凝土的细观结构变化和力学性能。
同时，对不同界面过渡区的力学性能进行对比分析，探讨其对混凝土整体性能的影响。
界面过渡区
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界面过渡区对混凝土力学性能的影响具体表现在以下 3 个方面: 界面过渡区对混凝土强度的影响 界面过渡区对混凝土刚度的影响
界面过渡区对混凝土耐久性的影响
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对混凝土强度的影响
由于过渡区结构的存在，混凝土的抗压强 度会低于水化水泥浆体和集料相。 原因:原始裂纹扩展
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对混凝土刚度的影响 混凝土是复合材料, 界面过渡区相当于一个 桥梁的作用, 桥梁结构越差,则其传递效果也 越差。界面过渡区中孔隙和裂缝的大量存在 对刚度的传递极为不利,故混凝土弹性模量 就比其组分要低。
硬化混凝土中的界面过渡区
指导老师：韩玉芳 学生：尹东杰 完成日期：6.13
尹东杰
1
界面过渡区现象 界面过渡区的结构性质 过渡区对混凝土性能的影响 过渡区的改善措施 过渡区的改性研究
2
混凝土 宏观结构
吴中伟院士认为，水泥混凝土是一种复合材料， 把不同尺度的分散相（粗集料）称为中心质， 把连续相（砂浆）称为介质，水泥混凝土最终 结构的形成是材料组分变化与中心质效应的结 果，表现为网络化的各级中心质分布在各级介 质中，中心质和介质的接触部位存在着过渡区 不均匀结构。
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吴中伟院士根据中心质假说认为：未来的 环保型高效水泥基材料理想组成结构是中 心质一界面区一介质模型，即各级中心质 (集料)以网络化的最佳状态构成水泥基材料 的骨架．分散在各级强化网络骨架的介质 中；在中心质与介质的界面两侧存在着界 面过渡区，是渐变的非均质过渡结构；改 善界面区结构是变弱为强的重要因素，也 是高性能混凝土(HPC)研究的重点．
613界面过渡区现象界面过渡区现象界面过渡区的结构性质界面过渡区的结构性质过渡区对混凝土性能的影响过渡区对混凝土性能的影响过渡区的改善措施过渡区的改善措施过渡区的改性研究过渡区的改性研究吴中伟院士认为水泥混凝土是一种复合材料把不同尺度的分散相粗集料称为中心质把连续相砂浆称为介质水泥混凝土最终结构的形成是材料组分变化与中心质效应的结果表现为网络化的各级中心质分布在各级介质中中心质和介质的接触部位存在着过渡区不均匀结构
纳米改性混凝土界面过渡区的多尺度表征
文献标 志 码 ： Ａ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ — ９ ６ ２ ９ ． ２ ０ １ ７ ． ０ １ ． ０ ０ ２
Ｍｕ ｌ ｔ ｉ － ｓ ｃ ａ ｌ ｅ Ｃｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｉ ｎｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｉ ａ ｌ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｚｏ ｎ ｅ ｉ ｎ Ｎａ ｎｏ － Ｍｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｅ １ 期
２ ０ １ ７年 ２月
建
筑
材
料
学
报
Ｖｏ１ ．２ ０． Ｎｏ ．１ Ｆｅ ｂ．， ２ ０１ ７
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＢＵＩ Ｌ ＤＩ ＮＧ Ｍ ＡＴＥ ＲＩ ＡＬ Ｓ
文章编号 ： １ ０ ０ ７ － ９ ６ ２ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ ０ ０ ７ — ０ ５
ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇｔ ｈ ｆ ｏｒ ｃ ｏ ｎｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｗａ ｓ ｏ ｂｓ ｅ ｒ ｖｅ ｄ．Ｔｈｅ ａ ｍｏｕ ｎｔ ｏ ｆ ｍｉ ｃ ｒ ｏ — ｐｏ ｒ ｅ ｓ ａ ｎｄ ｄ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｒ ｅ ｍａ ｒ ｋ—
纳 米 改性 混凝 土 界 面 过 渡 区 的 多尺 度 表 征
徐 晶 ， 王彬 彬 ， 赵 思晨
（ 同济大 学 先进 土木 工程 材料 教 育部 重点 实验 室 ，上 海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ） 摘要 ： 从 多尺 度 综合 研 究 了纳 米 Ｓ ｉ Ｏ 对 混 凝 土界 面过 渡 区早 期 力 学 性 能 的影 响 ． 在 宏观 尺 度 上 ， 主要 测 试 了纳 米 改性 混 凝 土 的 弹性 模 量及 抗 压 、 抗折 强度 ， 在微观尺度上 ， 采 用 纳 米压 痕 对 其界 面过 渡 区进 行 了压 痕 模 量 及 其频 数 分 布 分析 ． 结 果表 明 ： 掺 入 纳米 Ｓ ｉ Ｏ ｚ 后， 无 论 水 泥石 还 是 混凝 土， 其早 期 强度 及 弹 性模 量均 有 所提 高 ， 且 混凝 土 强度 的提 高尤 为 明显 ； 纳米 改性 混凝 土 界 面 区
混凝土中骨料_浆体界面过渡区的力学性能研究综述_王瑶
的弹 性模 量和 收 缩不 同 引起 的 应力 集 中 而造 成 的[ 8] 。 文献 [ 9] 中提到界面的黏结强度与硬化水泥浆 体的抗拉强度之比约为 0 41~ 0 91。Rao 等 则根 据试验结果提出: 砂浆和粗糙骨料界面的抗拉黏结 强度约为砂浆抗拉强度的 1/ 3, 裂缝主要沿界面扩 展 ; 水泥与砂的比例越小, 强度越低; 界面抗剪黏结 强度随骨料粗糙度增加而增加, 而且界面倾斜角度 越大则其抗剪强度越大。文献[ 11] 通过劈裂试验研 究了骨料的表面形状、 刚度、 尺寸和水灰比对界面黏 结强度的影响 , 结果表明: 对于低水灰比的混凝土, 骨料特点 ( 高弹性模量、 光滑表面 ) 对界面强度和破 坏过程有显著的影响 ; 采用低水灰比和大骨料的混 凝 土, 其 临 界 应 力 降 低 , 即 黏 结 特 性 降 低。 Caliskan 通过推出试验得出结论 : 界面强度与界面 厚度和硅粉数量有关, 由于硅粉的稠化, 界面越薄黏 结强度越高 ; 黏结强度随骨料粒径的减小而增大 , 尺 寸效应符合 Weibull 分布。宋春生[ 12] 认为水泥石在 骨料表面凹处的渗入增加了界面上骨料与水泥石之 间的剪切强度。 需要注意的是在测试界面黏结强度的时候采用 的都是模型试件, 因此得到的界面结构和性能与混 凝土中的实际情况不同。对于界面强度对混凝土宏 观特性的影响, 很多学者进行了试验和数值研究 , 但 结论不尽相同。有些认为界面强度对混凝土宏观受 力性能 影响 不 大, 而 有些 则认 为 影响 较 显著 。 Mohamed 等 [ 14] 通过有限元 数值模拟还得出界面强 度与基质强度之比对混凝土材料特性有很大关系的 结论: 若比值大于 0 6 则裂缝不会出现在界面, 而是 在基质; 若比值大于 0 8 则骨料强度对混凝土起重 要的作用。
过渡层介绍
过渡层对混凝土性能的影响
1 对混凝土强度的影响 界面粘结强度的降低将在一定程度上导致混 凝土抗拉强度减小;只要界面粘结强度不为零, 界面粘结强度的变化对混凝土抗压强度的影 响就不是很大。 相对受压破坏而言, 混凝土受拉时, 裂缝扩展 更快,更快地产生开裂破坏， 抗拉强度更低, 这是混凝土抗拉强度比抗压强度低一个数量 级的主要原因。
?2掺加矿物超细粉和高效外加剂掺入到混凝土拌合物中的矿物掺合料如sffa等能迅速与水泥水化生成的ch作用生成csh和钙矾石消耗ch的同时产生更多对强度有贡献的产物如csh而且这一反应过程能干扰水化物的结晶
ITZ-interfacial Transition Zone 混凝土中的过渡层
复合材料的界面是指基体与增强体之间化学成
分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递
作用的微小区域。
界面是一个区域或一个带、或一层，它的厚度
呈不均匀分布状态。
2
硬化后的混凝土是一种典型的水泥基复合材料，它
由水化水泥基相、分散粒子和界面过渡区构成。 混凝土中存在的水泥石与骨料之间的过渡区域—— 界面层，是材料复合后的一种缺陷，界面层的存在 决定着混凝土的整体性能。
掺入高效外加剂( 如高效减水剂) 后, 混凝土 界面处 CH 晶体的取向程度大大降低, 取向范 围也大大减小。这意味着过渡层厚度减小, 不 利界面效应也降低，界面层得以改善。
3 选用性质优良的骨料 选用吸水的骨料, 则可以降低骨料周围浆体的 水胶比, 并因此而减小界面的不利因素。 选用具有水硬活性或潜在水硬活性的骨料， 可在界面处参与水化反应而改善界面。
3 对混凝土收缩性能的影响 界面弹性模量与基体弹性模量比值的提高使 砂浆的整体收缩减小,界面收缩应变与浆体基 体收缩应变比值的减小将使砂浆的整体收缩 变形减小。
机制砂混凝土界面过渡区特性研究
机制砂混凝土界面过渡区特性研究发布时间：2022-09-15T03:44:18.454Z 来源：《科技新时代》2022年6期作者：林远志1，陈亦佳2 [导读] 测试混凝土内部不同位置骨料上下界面过渡区的维氏硬度值，探讨界面过渡区的不均匀特性以石粉含量、粉煤灰、矿渣粉及砂种类对混凝土界面过渡区的影响。
（1. 浙江温州沈海高速公路有限公司，浙江，325038；2.温州市交通工程管理中心，浙江，325038）摘要：采用机制砂配置高强混凝土，新拌混凝土对水和减水剂能加敏感，导致机制砂混凝土内部更容易出现微观泌水。
本文利用显微硬度测试方法，以天然砂混凝土作为对比，综合分析研究机制砂混凝土界面过渡区的整体特性。
试验研究表明：机制砂混凝土内部存在界面过渡区的不均匀性；高强混凝土对机制砂石粉含量的限定，会导致内部界面过渡梯度分布更加明显；一定量的石粉与矿物掺合料类似，均能改善这种不均匀程度。
关键词：显微硬度，机制砂，界面过渡区，石粉0 前言新拌混凝土在成型过程中，在重力场和振捣的作用下，有微区泌水效应[1]，水将向上运动，水泥颗粒则向下运动；又因为骨料的边壁效应作用[2]，在骨料下部形成水囊，水泥颗粒水化产生大量的Ca2+被带到骨料下部，并在骨料下部富集；以及单边生长效应与脱水收缩效应的作用，从而在骨料下部形成不同组分的梯度分布结构[3]。
早在20世纪初，Sabin[4]就提出混凝土界面的问题，认为混凝土界面过渡区是整个混凝土的薄弱区域，它将影响到混凝土的宏观力学性能及耐久性能[5-8]；一些学者认为它是一个不均匀体系[9]，并且界面过渡区的性质将会直接影响混凝土的疲劳性能[10]。
国内外对界面过渡区的研究主要基于化学性质、形貌特征和机械性质，本文利用显微硬度测试方法，采用HX-1000TM/LCD型数显智能显微硬度计，综合分析研究机制砂混凝土界面过渡区的整体特性，并以天然砂混凝土作为对比。
测试混凝土内部不同位置骨料上下界面过渡区的维氏硬度值，探讨界面过渡区的不均匀特性以石粉含量、粉煤灰、矿渣粉及砂种类对混凝土界面过渡区的影响。
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第29卷 第9期2007年9月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol.29 No.9 Sep.2007混凝土界面过渡区不均匀特性研究陈露一1,郑志河2,邵慧权3,范鹏云4(1.武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室,武汉430070;2.内蒙古赤峰市克什克腾旗公路管理工区,赤峰024000;3.内蒙古通辽市交通规划设计院,通辽028000;4.内蒙古赤峰市公路工程质量监督站,赤峰024000)摘 要: 在新拌混凝土制备过程中,因混凝土内部的微泌水效应和宏观泌水作用会对处于不同位置的骨料周围区域内产生水分的不均匀分布,进而影响界面过渡区的均匀性。
利用显微硬度测试技术研究了混凝土界面过渡区的不均匀特性。
结果表明,单骨料上、下以及侧面等不同界面处显微硬度值存在较大差别,其中上界面显微硬度值最大。
表层骨料周围界面过渡区宽度略大于内部骨料界面过渡区;硅灰的掺加能明显改善混凝土界面过渡区的不均匀性。
关键词: 界面过渡区; 不均匀性; 显微硬度; 硅灰中图分类号: T U 528文献标志码: A 文章编号:1671-4431(2007)09-0111-04Research on Asymmetry of Interfacial Transition Zone in ConcreteCHEN L u -yi 1,Z H EN G Zhi -he 2,SHA O H ui -quan 3,FAN Peng -yun 4(1.K ey Labor ator y of Silicate M ater ials Science and Engineer ing of M inistry of Education,Wuhan U niv ersityof T echnolog y,Wuhan 430070,China; 2.Chifeng K eshiketengqi Highw ay M anagement Wor k Ar ea of InnerMo ngolia,Chifeng 024000,China;3.T ongliao T r affic Planning and Desig n Institute o f Inner M ongo lia,T ongliao028000,China;4.Chifeng Highway Engineering Q uality Supervising Station of Inner M ongolia,Chifeng 024000,China)Abstract: In the preparation process of fresh concrete,there is an uneven w ater distr ibut ion develops around the aggr eg ate particles.T he micro -bleeding and macr o -bleeding during casting ,can influences the symmetr y of the interfacial t ransit ion zone (IT Z).T his paper presented the asymmetr y of the IT Z by means of the microhardness testing.T he r esults show ed t hat there was a distinguished difference for t he microhardness of the to p,bottom and profile of a single agg reg ate,and t he top face micro -hardness was the big gest.T he IT Z of aggregate located in the near -surface region is a little wider then that of aggr egate in inter -nal concrete.T he silica fume can obviously avoid the asymmetry of the IT Z.Key words: interfacial transition zone (IT Z); asymmetry; microhardness; silica fume收稿日期:2007-06-20.基金项目:内蒙古交通科技项目(NM 20051128).作者简介:陈露一(1983-),男,硕士生.E -mail:luy eee@ 混凝土界面过渡区是混凝土的薄弱环节,它在混凝土内部是一个不均匀体系,它能影响到整个混凝土构件的宏观力学性能。
界面过渡区的不均匀性是由结构内部宏观和微观层面上的泌水共同作用引起的。
O-l livier,Scrivener 和张承志等学者均通过试验证实了混凝土制备过程中微泌水作用引起了内部骨料的界面过渡区的不均匀性,且单个骨料不同方向上的界面过渡区也是不均匀的[1-5];Basheer 和Razak 等学者认为表层混凝土是一个高度不均匀体系,该体系的形成是由混凝土制备过程中宏观泌水作用引起,表层混凝土的界面过渡区内存在孔隙分布的梯度[6,7]。
因此,混凝土在制备过程中的泌水作用会导致混凝土表层和内部骨料以及单个骨料的界面过渡区性能均存在较大差别。
作者利用显微硬度测试技术,综合分析研究表层和内部混凝土界面过渡区的整体不均匀性。
测试混凝土不同位置骨料周围各界面过渡区的硬度值,探讨界面过渡区的不均匀特性以及水灰比、硅灰对界面过渡区的影响。
1 实 验1.1 原材料水泥为华新P.O42.5级水泥,其物理性质见表1。
硅粉为挪威埃肯公司提供的半聚集态硅微粉;集料为16.5)19.6mm 近似圆粒状石灰岩,用水清洗表面并烘干;水为饮用自来水;减水剂为江苏镇江特表1 水泥的主要物理性质凝结时间/min 初凝终凝抗压强度/M Pa 3d 28d 抗折强度/M Pa 3d 28d19223826.751.4 5.689.33密斯混凝土外加剂厂生产的水溶性氨基磺酸盐高效减水剂,固含量33%,减水率25.5%。
1.2 试件制作及养护试件配合比见表2,按配合比均匀混合原材料,加水拌匀,将拌好的混合料装入钢模,置于振动台振动20s,刮平。
于室内静置24h 后脱模,然后移入标准养护室内养护至28d 。
每组配合比制备150mm @表2 试样配合比试样水泥/(kg #m -3)水/(kg #m -3)石/(kg #m -3)减水剂/%硅粉/%A17002801300))A277526813000.5)A370026813000.570150mm @150mm 标准抗压试件。
1.3 测试方法1)显微硬度试样制备和测试 采用装有金刚石刀片的切割机将试件沿成型方向切出厚度约10mm 的片状试样。
选取试样待测面,放于磨样机上依次用400号,600号和1200号研磨剂(刚玉)进行逐层研磨,然后将试样在抛光机上进行抛光处理得到平整光滑的待测表面。
2)界面过渡区显微硬度测试 选取圆度最接近1的骨料颗粒(每块待测样选取表层和内部2个单独骨料);分别测试单个骨料上,下和侧面(按成型方向划分)3个不同部位的显微硬度值,每个面沿界面法线方向测试20点(点之间间隔10L m);混凝土结构内部自身在微观层面上具备不均匀性,故为了测试出真实显微硬度值,选取10个不同测点测试并取平均。
2 结果与讨论2.1 骨料位置对界面过渡区显微硬度的影响图1给出了A1样表层以及内部骨料周围各界面显微硬度的分布情况。
从图1中可以看出,内部骨料其下界面的过渡区均最宽为80)90L m,侧面的过渡区宽度次之为60)70L m,上界面过渡区宽度最小为40)50L m,且上界面显微硬度值均明显高于下界面,侧面显微硬度值位于两者之间;表层混凝土界面过渡区宽度略大于内部骨料。
因此,骨料周围界面过渡区存在明显的不均匀性。
不均匀性的产生,主要是骨料近界面区存在水分分布的不均匀性导致。
混凝土在制备过程中,结构内部在微观层面上会产生泌水作用,这些水分在振捣的作用下向上运动,而水泥颗粒因重力作用向下运动,而骨料对水的运动有阻碍作用,使水在集料下方形成水囊,导致骨料下方局部区域水分分布较多,水灰比增大。
相反,骨料上方不可能有水囊形成,骨料上方区域内的微量泌水且由于骨料阻碍了水泥颗粒的向下运动,在骨料的上方形成堆积,导致骨料上方局部区域水分分布较少水灰比降低。
这是促使骨料上下界面过渡区内112 武 汉 理 工 大 学 学 报 2007年9月显微硬度存在较大差别的根本原因。
骨料侧面区域对水分和水泥颗粒的运动不会产生阻碍作用,因而其界面过渡区性状的产生主要是由颗粒在骨料界面处堆积性能(即墙效应)所致。
试件表面的表层骨料周围界面过渡区比内部骨料周围界面过渡区宽,主要是因为振动过程中的宏观层面的泌水作用,使得更多的水分集中到混凝土的表层致使表层混凝土含水量偏高,骨料界面处形成的水囊更大,水灰比更大,导致最终表层骨料界面过渡区内结构更加疏松,界面过渡区宽度变大。
2.2 水灰比对界面过渡区显微硬度的影响图2给出了A2样表层以及内部骨料周围各界面显微硬度的分布情况。
从图2中可以看出:无论内部还是表层骨料下界面过渡区宽度均减小至60)70L m,侧面过渡区宽度内部骨料为50L m,表层骨料为60L m,均较A1样有明显减小,然而上界面宽度仍为40)50L m 之间;骨料上下界面显微硬度差值亦表现出明显减小,A1样内部骨料差值为4.7MPa,表层骨料差值为5.8MPa,A2样内部骨料差值为3.5M Pa,表层骨料为4.5M Pa,分别减小了1.2MPa 和1.3MPa。
可以看出水灰比的减小可以改善界面过渡区。
水灰比的减小导致单位体积内水泥颗粒量增大,水的量减小,因而在振捣过程中,内部微泌水作用不明显,水分的上移作用也相对较小,在骨料下界面处形成的水囊会比水灰比为0.42的A1样小,骨料表层的水膜厚度也相应减小,因而下界面和侧面的宽度比A1样略小,且下界面显微硬度值有略微增大;然而上界面在振捣过程中阻碍了水泥颗粒的向下运动,使得水泥颗粒在骨料上界面处的堆积为最紧密状态,水分的分布状态对水灰比改变的敏感性较小,骨料上界面显微硬度分布变化不大,界面宽度不变。
内部微泌水作用的减小,导致最终骨料界面处水分分布梯度减小,单骨料周围各界面处水分分布状态差异性减小,各界面显微硬度呈现均衡的趋势。