轻骨料-水泥石界面区微观结构特征

采用扫描电镜、X射线能谱分析、显微硬度等多种测试方法,测定了不同预饱水程度轻骨料一水泥石界面区水化产物的钙硅比、水泥石显微硬度以及孔结构等微观性能参数,研究了轻骨科预饱水程度对混凝土界面区结构与特征参数的影响,并与普通骨料混凝土进行了对比分析.结果表明,随着轻骨料预饱水程度的提高,界面区厚度从30μm增大至60 μm左右,距界面20μm范围内其显微硬度降低,而大于20μm处则相反,孔结构呈细化趋势,界面区得到增强,明显优于普通混凝土.     

骨料品种对混凝土界面结构及性能的影响

基于显微硬度(MH)、等离子发射光谱仪(ICP)等各种微细观测试技术,对比研究了灰岩、玄武岩、砂岩、大理岩和花岗岩对混凝土界面结构及性能的影响。结果表明,界面过渡区显微硬度由高到低依次为灰岩砂岩花岗岩玄武岩大理岩;砂岩和灰岩是各种骨料中活性最强的,骨料不仅吸附大量离子,也释放离子,表明砂岩和灰岩骨料表面发生了化学反应。     

粉煤灰对玻化炉渣路面混凝土界面微观结构改善影响研究

探究粉煤灰对玻化炉渣混凝土工作性能与力学性能的影响,采用显微硬度、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)等微观手段对玻化炉渣混凝土界面展开研究,分析粉煤灰对玻化炉渣骨料-水泥石的界面过渡区作用机理。研究表明:玻化炉渣混凝土中粉煤灰最佳掺量为10～20 kg/m3。掺入粉煤灰能有效改善玻化炉渣混凝土界面过渡区结构,降低界面区钙硅比,提高界面区显微硬度,降低界面过渡区CH晶体与AFt晶体的富集,促进C-S-H凝胶的生成,降低孔隙率,提高界面过渡区密实程度,进一步提高玻化炉渣混凝土的力学性能和工作性能。     

不同骨料混凝土的界面结构特征及极限拉伸性能

采用扫描电镜和能量散射能谱分析仪分析了混凝土中砂岩、大理岩、正长岩和玄武岩4种骨料与水泥浆体界面结构特征,并对这4种骨料混凝土的极限拉伸性能进行了研究.结果表明:不同骨料饱和面干吸水率不同,影响了骨料-水泥浆体界面过渡区水化产物的化学组成,进而影响了界面结构特征.砂岩、大理岩骨料与水泥浆体界面过渡区存在氢氧化钙的富集;正长岩、玄武岩骨料与水泥浆体界面过渡区则较少见到氢氧化钙的富集.4种骨料与水泥浆体界面过渡区宽度大小顺序为:大理岩＞砂岩＞正长岩＞玄武岩.不同骨料混凝土的轴心抗拉应力应变行为受骨料-水泥浆体界面结构特征的影响.     

离子侵蚀对再生混凝土多重界面区(ITZ)性能的影响

通过研究氯离子和硫酸根离子侵蚀下再生混凝土不同界面过渡区的显微结构以及显微硬度变化,揭示了离子侵蚀对再生混凝土结构和性能的影响机理.结果表明:再生混凝土经氯离子侵蚀后,骨料老界面、骨料新界面、砂浆新界面的显微硬度逐渐降低,过渡区宽度逐渐增加;氯离子侵蚀前后,同种界面过渡区显微硬度值随着新浇筑砂浆强度等级的增加而增大,且...     

骨料品种对混凝土界面孔结构的影响

基于压汞测孔方法(MIP),对比研究了灰岩、砂岩、大理岩和花岗岩对混凝土界面孔结构的影响。结果表明,随着龄期的增长,孔径逐步得到细化,无害和少害孔增多,界面结构朝着对耐久性有利的方向发展;水化180 d时,不同骨料与浆体界面的孔隙率由高到低依次是:大理岩花岗岩砂岩灰岩。     

再生废砖粗骨料对混凝土性能的影响

研究利用废砖再生粗骨料部分或全部代替天然粗骨料,对比再生骨料对混凝土力学及抗冻性能的影响,并利用显微硬度、硬化混凝土气孔分析探讨其对再生混凝土微观结构的影响。得出结论:随着废砖粗骨料掺量的增加,混凝土立方体抗压强度逐渐降低,但对劈裂抗拉强度影响不大;水胶比是影响其界面处显微硬度和抗盐冻性能的最主要因素。     

骨料品种对水工混凝土变形特性的影响

通过试验,研究不同骨料混凝土的变形特性,包括不同骨料对混凝土弹性模量、极限拉伸值以及对砂浆、混凝土干缩的影响,并通过平板法和TST开裂试验,定量分析不同骨料混凝土的早期开裂敏感特性。结果表明,在同水胶比条件下,不同品种骨料的混凝土试件后期弹性模量大小顺序均为:灰岩玄武岩大理岩≈花岗岩砂岩;不同品种骨料混凝土试件28 d龄期以后极限拉伸值从高到低依次为砂岩灰岩大理岩玄武岩≈花岗岩;不同品种骨料的水泥砂浆与混凝土试件干缩率大小依次为:砂岩玄武岩≈花岗岩≈大理岩灰岩;从早期抗裂性能以及长期收缩结果来看,灰岩骨料混凝土和大理岩混凝土的抗裂抗收缩性能优于其他类型混凝土。     

骨料尺寸对微区泌水及界面区结构特征的影响

利用显微硬度、背散射电子像以及扫描电镜能谱,研究了因微区泌水造成的混凝土不同尺寸骨料下方骨料-浆体界面过渡区性能的差异.结果表明,随着混凝土骨料尺寸的增大,其下方骨料-浆体界面过渡区中未水化水泥颗粒更少、孔隙率更大、Ca(OH)2更多.     

骨料种类对混凝土孔结构及微观界面的影响

基于RapidAir和MAP-BEI测试技术,对比研究了分别以玄武岩、砂岩和灰岩为人工骨料的大坝混凝土内部孔结构及界面特征.结果表明:配合比一定时,灰岩混凝土气泡数量最多,间距系数和平均孔径最小;砂岩混凝土气泡数量最少,间距系数和平均孔径最大,工程中应予以足够重视.界面Ca(OH)2的富集程度受骨料化学属性及物理性能(如长期吸水率)影响.上述3种骨料-浆体界面Ca(OH)2的富集程度为砂岩玄武岩灰岩,界面过渡区厚度为砂岩灰岩玄武岩,砂岩界面性能最薄弱.     

Petrography evidence of the interfacial transition zone (ITZ) in the normal strength concrete containing granitic and limestone aggregates

Interfacial transition zone (ITZ) is one of the key factors that associated with concrete strength and durability and its characterization has been a crucial parameter in concrete technology. Many previous researchers have conducted various microstructure assessments to evaluate variations in the ITZ and consensually accept that this zone exhibits specific changes in mineralogy and microstructure. Although the previous studies had elaborated the nature of ITZ, but the role of aggregate variation in the development ITZ microstructure in normal strength concrete is still in conclusive. Consequently, in this paper, the ITZ in normal strength concrete has been examined more closely by using three different granitic aggregates and one limestone source. Collectively, this research provide some petrography evidence that in normal strength concrete with a water/cement (w/c) ratio of 0.5, the inclusion of different types of aggregate significantly affected the heterogeneity of the ITZ microstructure. Thus heterogeneity consequences are also verified by the semi-quantitative estimation such as the percentage fraction of porosity, hydrated/unhydrated cement grains, microhardness, orientation index of calcium hydroxide (CH) and thickness.     

不同粗细骨料组合下的混凝土耐硫酸腐蚀研究

为比较不同粗细骨料组合对混凝土耐硫酸腐蚀性能的影响,对水灰比为0.45、尺寸为100×200的4种骨料组合（青石+黄砂,青石+大理砂,大理石+黄砂,大理石+大理砂）混凝土试件进行耐硫酸加速腐蚀试验。将混凝土试件浸泡于pH值为0.95左右的硫酸溶液中进行为期194 d的12次跟踪监测,根据检测数据计算得到了混凝土的腐蚀深度,按线性方程斜率从大到小对4种骨料组合混凝土硫酸腐蚀速率进行了排序。结果表明:含有大理石或大理砂骨料的混凝土比含青石和黄砂骨料的混凝土耐硫酸腐蚀性能高;腐蚀层受扰动情况下,腐蚀深度与腐蚀时间呈线性关系;大理石细骨料比大理石粗骨料更有利于减小腐蚀深度。     

Aggregate and concrete microfracture

Thin sections cut from cast concrete cylinders have been examined in transmitted light to investigate the significance of coarse aggregate type in “primary” microfracturing. Concretes manufactured with crushed-rock aggregates and gravel aggregates were studied and, in every case, the dominant fracture type was a parting of the aggregate-matrix bond. Bond cracking was least severe with the marble aggregate where epitaxial calcite over-growth was indicated. The ability of bond cracks to maintain continuity by bridging surface irregularities, via mortar cracks, reduced the inhibiting influence of rough-surfaced aggregate on bond-crack development.     

轻集料吸水率对轻集料水泥石界面区特性的影响

利用固体核磁共振硅谱(29Si NMR)和显微硬度计,定量表征了轻集料-水泥石界面区的水化程度、水化硅酸钙(C-S-H)凝胶聚合度和力学性能,研究了轻集料吸水率对轻集料-水泥石界面区力学性能和C-S-H凝胶微结构的影响规律,并以此验证了预湿轻集料的内养护效应.结果表明:轻集料-水泥石界面区的水化程度、C-S-H凝胶聚合度和显微硬度均高于水泥石基体;轻集料吸水率越大,轻集料-水泥石界面区的水化程度、C-S-H凝胶聚合度和显微硬度越高,预湿轻集料的内养护作用越明显.     

Influence of silica fume on the interfacial bond between aggregate and matrix in near-surface layer of concrete

The interfacial transition zone (ITZ) as the weakest position in concrete is always paid much attention. This paper presents the results of an investigation on the interfacial bond between aggregate and matrix in the near surface layer of concrete at the macro- and micro-level. Specimens with different silica fume additions (0%, 6%, 9% and 12% by mass of cement) and cement dosages (400 and 450 kg/m³) were prepared by removing certain near-surface mortar and making coarse aggregates exposed. The interfacial bond properties were evaluated by the pull-out test and microhardness test. It was found that ITZs around the near-surface-zone aggregate were influenced not only by the Wall Effect and the accumulation of microbleeding water under aggregate, but also by the near-surface weakness zone effect. The additional silica fume can successively enhance the interfacial bond strength, decrease the thickness of the near-surface weakness zone and improve ITZs in the near-surface layer of concrete.     

考虑骨料形状效应时混凝土界面面积率的计算

提出了考虑骨料形状效应时混凝土界面面积率的数值算法.通过引入辅助椭圆,构造出八边形骨料.根据模拟所得的骨料分布,应用蒙特卡洛数值方法计算界面面积率.通过数值算法的有效性得到圆形骨料混凝土界面面积率解析解的证实后,定量评价了影响界面面积率的关键因素,发现界面面积率随着界面厚度的增大而增大,但随着最大骨料直径和骨科形状系数的增大而减小,也发现骨料级配对界面面积率有重要影响.     

模型再生混凝土氯离子非线性扩散细观仿真

考虑再生混凝土Cl-结合的非线性,对再生混凝土的二维Cl-扩散性进行仿真模拟分析,研究了再生混凝土的Cl-扩散特性.通过变化再生粗骨料取代率、老界面Cl-扩散系数、浸泡时间和老砂浆厚度等相关参数,对再生混凝土的Cl-单向扩散性能进行了对比分析.结果表明：再生混凝土内部Cl-浓度（质量浓度,下同）非均匀分布,Cl-非线性结合对其扩散影响显著,再生混凝土Cl-浓度沿着扩散深度呈波浪式下降,再生粗骨料取代率、浸泡时间和老砂浆厚度等因素的变化对Cl-浓度的影响随着扩散深度的增加而逐渐变大,且在界面过渡区的影响较为明显.     

再生混凝土耐久性与界面结构性质研究

混凝土的主要薄弱环节为相对均质的骨料与水泥浆体之间的界面过渡区。与天然骨料相比,再生混凝土骨料—浆体结构更为复杂,界面数量更多,因而再生骨料混凝土较天然骨料混凝土的而言,具有更为突出的抗冻融性、干缩率,抗渗透性,抗碳化性,抗盐酸侵蚀性和耐磨性等耐久度问题。本文从己经比较成熟的普通混凝土界面形成机理、结构特征着手,通过了解再生混凝土界面的复杂性,从而探求其作用机理及改善措施。在文章最后介绍了降低水灰比、掺加活性掺合料、选择合适骨料、改善搅拌工艺等改善界面黏结性能的有效手段。     

混凝土界面过渡区水分传输特性试验研究

设计制作了一批圆柱形水泥砂浆试件和混凝土试件，通过水分传输试验获取各试件的平均水分传输系数，引入界面过渡区（ITZ）与砂浆基体水分传输系数的比值β，再根据混凝土试件的并联传输模型反算获得β值。研究了截面形式、砂浆水灰比、砂灰比、粗骨料材质、表面粗糙度等因素对β值的影响。试验结果表明：ITZ与砂浆基体水分传输系数的比值β在90~175的范围内；截面形式相同时，花岗岩质粗骨料表面不进行处理时的β值均比进行喷砂处理时的β值大；β值随着砂浆水灰比的变化无明显变化，随着砂浆砂灰比的增大而减小；截面形式及砂浆配合比相同时，β值的大小不仅与骨料表面粗糙度相关，还与骨料材质相关。