多孔水泥混凝土材料强度性能研究
基于强度分析的多孔水泥混凝土设计
２． ８ ７ ５ ２． ７５５ ２ ７０ ５
试件养护 ２ ｄ ８ 后进行试验 ， 其性能指标如表 ４ 所示 。 表 ４不 同级配的多孔混凝土性质
４ ７ ５
２２ 细 集 料 ． 本 试验选用河砂 的平 均粒径为 ０３ １ ８ ｍ，细度模 数为 １ ， ． ．ｍ ～ １ ． ９ 密度为 ２ ０ｇ ｍ。 ． １／ ３ ６ ｃ ２ 水泥 ． ３ 试 验 选 用 普 通 硅 酸 盐 水 泥 ，标 号 为 ４ ．，密 度 为 ３０ ２５ ． ７×
行：
ｎ
Ｋ ＝
（） １
式 中 ：一 透水系数 ， ／； 一试验所用水量 ， ｌＡ Ｋ ｃ ｓＱ ｍ ｍ ；－试 件 的面 积 ，ｍ ； 从注水开始到水从试件表面排干所用到 时间，。 ｃ ２卜 ｓ Ｙ ５Ｙ一 一 － 一 、 ７ Ｙ ９的水 灰 比相 同， 制作 方法相 同， 养护条 件相 同 ， 仅水泥用量不同。 从上表可以看 出 ， 随着水泥用量的增加 ， 强度有增 长 的趋势 ， 这种趋势在水 泥量从 ３ ０ ３ ０ ｇｍ 时最为明显。当水泥 ２ — ５ ｋ／ ３ 用量超过 ３ ０ ｇ ￣ ， ５ ｋ／ 后 强度增加 的趋势不 明显 。 ｍ ３３水灰 比对强度的影 响 ． 试验共研究 了五种水灰 比对多孔 ｝凝 土强度 的影响 ，即 Ｗ／ 昆 Ｃ 分别为 ０４ ０３ ，．，． ，． 。试 验采用的辉绿岩碎石 ， ．，． ０３ ０２ ０２ ５ ８ ５ 试验编号 和配合 比见表 ６所示 。 按照表 ６ 所示 的不 同配合 比制备 的混凝土标准试件 ， 养护 ２ ｄ ８
注㈣ 。欧洲 与 １ ３ 本水泥协会 在 ２ 世纪 ７ 年代开始在停车场 、 ０ ０ 通道 响 。
使 用多孔混凝土 ， 时也用在低交通量的道路上以减 小暴雨带 来的 有 影ｎｔ ￣３ １ 。随后美 国、 比利时等国也 开展相关研究 ， 并逐步在路面工程 推广应用（ 多孔混凝 土属骨架孔隙结构 ， ４ １ 。 与普通混凝 土最大 的不同 在于材料组成 和孔隙率 ， 它们是影响多孔混凝土路用性能的关 键因
实验报告建筑材料(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解建筑材料的基本性能及其对工程质量的影响。
2. 掌握建筑材料性能测试的方法和步骤。
3. 培养学生严谨的实验态度和科学的研究方法。
二、实验原理建筑材料是建筑工程的基础，其性能直接影响工程的质量和耐久性。
本实验通过测试建筑材料的基本性能，如强度、吸水性、耐久性等，了解其性能特点，为工程设计和施工提供依据。
三、实验材料1. 砖：红砖、烧结多孔砖等。
2. 混凝土：水泥、砂、石子等。
3. 砂浆：水泥、砂、水等。
4. 钢筋：HRB400钢筋。
四、实验仪器1. 振动台2. 抗折试验机3. 抗压试验机4. 水泥净浆搅拌机5. 吸水率测试仪6. 水泥胶砂流动度测定仪五、实验方法1. 砖的强度测试：将砖按照规定的尺寸切割成试件，进行抗折和抗压测试。
2. 混凝土的强度测试：将混凝土按照规定的配合比搅拌，制成标准试件，进行抗折和抗压测试。
3. 砂浆的强度测试：将砂浆按照规定的配合比搅拌，制成标准试件，进行抗折和抗压测试。
4. 砖的吸水率测试：将砖按照规定的尺寸切割成试件，在规定条件下进行吸水率测试。
5. 钢筋的屈服强度和抗拉强度测试：将钢筋按照规定的尺寸切割成试件，进行拉伸测试。
六、实验步骤1. 砖的强度测试：（1）将砖按照规定的尺寸切割成试件，确保试件表面平整。
（2）将试件放置在振动台上，进行预压处理。
（3）使用抗折试验机进行抗折测试，记录数据。
（4）使用抗压试验机进行抗压测试，记录数据。
2. 混凝土的强度测试：（1）按照规定的配合比搅拌混凝土，制成标准试件。
（2）将试件放置在振动台上，进行预压处理。
（3）使用抗折试验机进行抗折测试，记录数据。
（4）使用抗压试验机进行抗压测试，记录数据。
3. 砂浆的强度测试：（1）按照规定的配合比搅拌砂浆，制成标准试件。
（2）将试件放置在振动台上，进行预压处理。
（3）使用抗折试验机进行抗折测试，记录数据。
（4）使用抗压试验机进行抗压测试，记录数据。
4. 砖的吸水率测试：（1）将砖按照规定的尺寸切割成试件。
高性能混凝土的耐久性研究
高性能混凝土的耐久性研究在现代建筑工程领域，高性能混凝土凭借其出色的性能，逐渐成为众多重大工程项目的首选材料。
然而，要确保这些结构在长期使用中保持稳定和可靠，高性能混凝土的耐久性就成为了至关重要的研究课题。
高性能混凝土，相较于传统混凝土，在强度、工作性能和耐久性等方面都有显著的提升。
它通常采用优质的原材料，如高强度水泥、优质骨料和高效减水剂等，并通过优化配合比和精心的施工工艺来实现其高性能的目标。
但高性能并不意味着其耐久性就可以一劳永逸，各种环境因素和使用条件仍然可能对其产生影响。
首先，我们来谈谈化学侵蚀对高性能混凝土耐久性的影响。
在一些工业环境中，混凝土可能会暴露在酸、碱、盐等化学物质的侵蚀下。
例如，硫酸盐会与混凝土中的水泥水化产物发生反应，生成膨胀性产物，导致混凝土内部结构破坏，从而降低其耐久性。
此外，氯离子的侵入也是一个不容忽视的问题。
氯离子能够穿透混凝土保护层，到达钢筋表面，引发钢筋锈蚀。
一旦钢筋锈蚀，其体积膨胀会产生内应力，导致混凝土开裂，进一步加速了腐蚀过程。
物理作用同样会对高性能混凝土的耐久性造成损害。
冻融循环是常见的物理破坏因素之一。
在寒冷地区，混凝土孔隙中的水分在反复的冻结和融化过程中，会产生膨胀和收缩应力，从而导致混凝土表面剥落、内部开裂。
此外，磨损和冲击也会对混凝土的表面和结构造成损伤，特别是在道路、桥梁等经常承受车辆荷载的部位。
高性能混凝土的耐久性还受到微观结构的影响。
混凝土是一种多孔材料，其孔隙结构和分布直接关系到水分和有害物质的传输。
如果混凝土的孔隙率较高、孔径较大，那么外界物质就更容易侵入，从而加速耐久性的下降。
因此，通过优化配合比和采用适当的养护措施，可以改善混凝土的微观结构，提高其密实度，从而增强耐久性。
为了提高高性能混凝土的耐久性，研究人员采取了一系列措施。
在原材料的选择上，优先选用低碱水泥、抗硫酸盐水泥等特种水泥，以及坚固、级配良好的骨料。
同时，合理使用矿物掺合料，如粉煤灰、矿渣粉等，可以改善混凝土的性能。
多孔水泥混凝土透水性能试验研究
头 的渗 透 仪对 多 孔水泥 混 凝 土 的竖 向渗透 系数进
行 测试 。该 渗 透仪 的改进 主要在 于 由变水头 改为 常 水 头测 试 ， 用 钢 套 筒 。它 可 以直 接 使 用不 脱 使 模 的标 准 马歇 尔试 件进 行 渗透 系数 测试 。
渗 透 系数 计算 公式 如 下 ：
志 一 面
（ ２ ）
式 中： 为 ｔ 试件 内渗 透经过 试 件 的水 的质 量 ， Ｑ 段 ｇＰ ； ｗ为水 的密 度 ， ／ｍ Ｌ 为 试 件 的有 效 长 度 ｇｃ ； （ 准 马歇 尔试 件 ） ６ ３ ｍ； 为试 件 的 横截 面 标 ，． ５ｃ Ａ
面积 （ 准马 歇尔 试件 ） ８ ． ３ｃ ； ｈ 标 ，１ ０ ｍ ｈ 、 为 ２ 测
关 键 词 多 孔 水 泥 混 凝 土
透水性能
孔 隙率
多孔水 泥混 凝 土路 面 材 料 （ 称 透 水 性 水泥 也 混凝 土路 面 材 料 ） 于 环 保 型 、 态 型 混 凝 土材 属 生
定律：
一
ｋｉ
（） １ 料， 可用 来自 轻 交通 道 路 、 市 道 路 两 侧 的 人行 道 、 城
态 。为 了保 证 层 流状 态 ， ＴＭ 建 议低 压 实 度材 ＡＳ 料 的水力 坡度 临 界值 为 ０ ２ ． ， 于 多孔 隙排 ． ～０ ３ 对 水 混 合料 ， 保证 层 流 的水 力 坡 度 临界 值 的 上 限通 常为 ０ ０ ５４， 了确 定 多 孔 水 泥 混 凝 土渗 透 系 ． ４［ 为 ］ 数 测定 的合 理 水 力 坡 度 范 围 ， 研 究 成 型 有效 孔 本
道路 路肩及 中 央 隔离 带 、 园 内 道路 等 。 由于具 公
多孔水泥混凝土
1
CONTENTS
多孔水泥混凝土定义及优点
目录
2
3
多孔水泥混凝土性能设计
多孔水泥混凝土在路面中的应用
4
总结
多孔水泥混凝土在路面中的应用
路面中的应用
多水泥混凝土定义及优点 1 2 3
可作为一种透 水的路面
可作为一种低 噪声的路面
可作为一种更 为安全的路面
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多孔水泥混凝土在路面中的应用
1.透水的路面
Pervious Concrete[ R].Silver Spring,MD:NRMCA,2004. [5]张晓晨.高寒骤雨地区重载交通沥青路面多孔混凝土基层研究[D] .长安大学 [6]Youngs,A.Pervious Concrete:It' s for Real.Presentation at thePervious Concrete and Parking Area Design Workshop[ R].Omaha,NE,2005. [7]张树建.水泥混凝土路面的现状与发展 [J] .黑龙江交通科技 .2009年02期 [8]熊巍; 王泽民低噪音水泥混凝土路面技术的发展[J].公路交通技术.2005年01期
多孔混凝土路面利用其自身
的开口孔隙可以使雨水快速下渗 ， 这样就可以使地下淡水资源得到
很好的补充。
LOGO
多孔水泥混凝土在路面中的应用
2.低噪声的路面
多孔混凝土路面可以利用 其孔隙特征吸收或改变噪声传 播途径。根据欧洲多孔混凝土 路面的试验路段显示,通过改 变公路表面特征可以减少噪声 等级(大约10 dB)。
小，多孔混凝土都可以降低噪声。粒径小的多凝土
降噪效果更好，达到3%～ 10%,降噪幅度达8 dB。
高性能混凝土性能
随着高性能混凝土的发展，人们越来越来重视 混凝土的耐久性，耐久性指标成为混凝土配合 比设计的重要指标之一。
黄士元先生指出：高性能混凝土的耐久性是针 对具体环境的耐久性。
混凝土的抗冻性能
冻融破坏机理：
混凝土是多孔材料，若内部含水，水在负温下体 积膨胀约9％，而水泥浆体和骨料在低温下收缩，以致 水分接触位置将膨胀，而融解时体积又将收缩，在这 种冻融循环作用下，混凝土结构受到结冰体积膨胀造 成的静水压力和因冰水蒸汽压的差别推动未冻结水向 冻结区迁移所造成的渗透压力，当这两种压力所产生 的内应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会产生裂 缝，多次冻融循环使裂缝不断扩展直到破坏。
高性能混凝土由于自干缩并由此产生 的自动收缩使混凝土产生早期裂纹，与长 期的干燥收缩是不同的，必细把两者区别 开来，才能了解高性能混凝土开裂的本质 并采取相应的借施。自收缩主要发生在3 d 内, 1d内自收缩愈大。
这种裂纹可以通过尽快地给混凝土影响因素
水泥的矿物成分与水泥类型 水泥继续水化是自收缩的根本原因。C3A的
1) 渗透压增大导致混凝土孔隙饱和吸水度提高， 结冰压增大；
2) 盐的结晶压力； 3) 盐的浓度梯度使受冻时因分层结冰产生应力
差。
4) 浓度大于20% 的CaCl2水溶液，当环境温度超 过30℃时生成3CaO·CaCl2·15H2O复盐而溶出， 而低于30℃时生成的3CaO·CaCl2·15H2O复盐 消耗Ca(OH)2的同时结晶析出，使混凝土结构 产生剥蚀破坏。
即使是停止撒除冰盐，混凝土仍将继续破坏直 至盐污染混凝土层剥蚀完为止。
预防措施
在材料设计和施工时，须考虑如下原则和技术 参数： (1)掺引气剂，建议混凝土含气量大于5％； (2)控制水胶比，建议混凝土W/C小于0.45； (3)不使用掺矿物材料量大的水泥或混凝土，特 别是要禁止用掺石灰石的水泥，但建议掺适量 的硅灰；
单粒级多孔陶粒混凝土性能研究及其在装配式预制隔墙中的应用
第50卷增刊建筑结构Vol.50 S2单粒级多孔陶粒混凝土性能研究及其在装配式预制隔墙中的应用魏金桥1,2，胡魁1，孟旭1,2（1 中建七局第四建筑有限公司，西安710000；2 中建科技河南有限公司，郑州450000）［摘要］为了解决现有陶粒混凝土技术大规模现场施工问题，提出一种单粒级多孔陶粒混凝土材料的设计思路。
探索其原材料要求及配合比设计流程，研究其弹性模量、钢筋握裹强度、导热性能及干缩性能。
试验结果表明，单粒级多孔陶粒混凝土具有轻质、高强、保温、低干缩的特点。
单粒级多孔陶粒混凝土在装配式高层住宅的成功应用，验证了该种新材料适合作为装配式预制隔墙使用。
［关键词］单粒级多孔陶粒混凝土；配合比设计；性能研究；装配式建筑；预制隔墙中图分类号：TU528.2 文献标识码：A 文章编号：1002-848X(2020)S2-0473-05Study on properties of single-grain porous ceramsite concrete and itsapplication in prefabricated partition wallWEI Jinqiao1,2, HU Kui1, MENG Xu1,2(1 China Construction Seventh Engineering Division Co., Ltd., Xi an 710000, China;2 CSCECE Science & Technology Henan Co., Ltd., Zhengzhou 450000, China)Abstract: In order to solve the problem of large-scale on-site construction of existing ceramsite concrete technology, a design idea of single-grain grade ceramsite concrete material was proposed. Its raw material requirements and mix design process were explored, and the elastic modulus, reinforcement grip strength, thermal conductivity, shrinkage of the material were studied. The test results show that the single-grain grade ceramsite concrete has the characteristics of light weight, high strength，heat preservation and low drying shrinkage. The successful application in prefabricated building of single-stage porous ceramsite concrete showed that the new material is suitable for use as prefabricated partition walls.Keywords:single-grain ceramsite concrete; mixture ratio design; performance study; prefabricated building; prefabricated partition wall0引言陶粒混凝土具有质轻、隔音、环保等多方面的优点，目前建筑行业在大量使用多种类型的陶粒混凝土。
多孔混凝土路用性能研究
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥ ｎ Ｅ
Ｖ０ ． ６Ｎｏ． ３ １３ １
Ｍａ． ２ １ ｙ ００
・１ ４３ ・
文章 编号：０ ９６ ２ （００）３０ ４ —２ １０ —８ ５２ １ １ —１３０
１ 力学 性能
多孔混凝土作为 一种水 泥稳 定类 材料 ， 同普通混 凝土 一样 ， 得 出多孔混凝土的 ２ 抗弯拉强度 与抗压强度 关系见表 ２ ８ｄ 。
表 １ 集 料 的 级 配 表
３ 疲 劳性 能
水 泥混凝土 的疲 劳方程有两种 形式 ： 单对数疲 劳方程和双对
在 其抗压强度和抗弯拉 强度 存在 关联 。采 用表 １的级配 比的试 验 数疲 劳方 程。单对数疲劳方程 以拟合试 验结果 为主 ， 试验应力
表 ２ 多 孔混 凝 土 的 ， 值 （ 压 比 ） ， 折
水灰 比 级配 １ 级 配 ２ 孔隙率 级配 １ 级配 ２ 改性剂 级配 １ 级配 ２ Ｗ／ Ｃ ＾ ， ｆ， ｃ ｋ， Ｔ ｝， ％ ， ｃ ｆ， ｆ， Ｔ ｋ／ ／ｌ ｆ， ｃ 玎３ Ｔ ｆ， ， ｃ ｝，
趋近零方向延伸 ， 使用双 对数方程可 以满足这一要 求。双对数方
程形 式为 ： ｌＳ＝ｌ ｇ ｇ ａ—ｂ １ （ 一Ｒ） Ｎ ｌ ｇ （） １
注 ：ｌ Ｇ 代表级配 １ 粒径 ４ ７ ｎ～９ ５ ．５ ｎ ． ｍｍ的集料 ， 代表级配 ２粒径 ９５ｎ ． ｍ～
１ ｌ 的集料 ， 代 表粒径 １ ｍ－３ ｗ 的集料 ９ｆ ｒｒ ｎ ９ｍ １ ５ｎ ｎ
一
个难题 ， 多孔 混凝 土 由于其透水性能好 和强度 高的优点 而被较
渗透压理论 ： 含有未 冻水 的孔与含冰 和离子溶液 的大孔之 间
JC943-2004《溷凝土多孔砖》
《混凝土多孔砖》行业标准JC943-2004的编制国家发展和改革委员会2004年7月3日第38号公告，批准《混凝土多孔砖》为国家建材行业标准，标准编号为JC943-2004，该标准于2004年11月1日起实施，由中国建材工业出版社出版。
根据国家经济贸易委员会国经贸行业[2002]73号文件下达的计划，制定混凝土多孔砖强制性行业标准的任务由浙江省新型墙体材料行业协会、建筑材料工业技术监督研究中心（原国家建材材料工业标准化研究所）负责，组织有关科研单位和生产企业参加起草，技术归口单位为西安墙体材料研究设计院。
混凝土多孔砖是一种新型墙体材料，近几年来在浙江、上海、江苏、福建、湖北、湖南等省、直辖市有较快的发展。
由于全国没有制订统一的产品标准，浙江、上海、江苏等地一些生产厂制定了企业标准，在检验产品质量，保证建筑工程质量哪挥了积极作用。
但是这些标准中技术指标少，试验方法不统一，而且受到地域性影响，阻碍着这一新产品的进一步推广使用。
因此，制订全国统一的混凝土多孔砖产品标准，对提高标准的准确性、科学性、可比性，有效地控制产品质量，从而保证建筑工程质量，稳步地推进混凝土多孔砖的推广使用具有重大意义《混凝土多孔砖》行业标准编制计划下达后，标准负责起草单位于2002年8月中旬在上海市召开了第一次工作会议。
会上交流总结了各地混凝土多孔砖的生产、设计、施工的情况与经验，讨论与确定了标准的内容，安排了工作计划，成立了标准编制小组。
2002年8月至10月分别在浙江、上海等地进行了产品抽样试验验证，对产品的尺寸偏差、外观及其他物理力学性能进行了测定。
与此同时，对混凝土多孔砖的生产、使用情况进行了调查研究，提出了调研报告与试验验证报告，形成了标准的讨论稿。
2002年12月中旬在浙江萧山召开了第二次工作会议，标准编制小组在会上汇报了调研与试验验证情况，对标准讨论稿提出了修改补充意见，并安排了第二阶段试验验证工作。
在此基础上，标准编制小组提出了《混凝土多孔砖》行业标准（征求意见稿）及其编制说明，发至全国有关生产企业、设计施工单位、质检、科研机构与主管部门，广泛征求意见。
高性能混凝土制备与性能研究
高性能混凝土制备与性能研究（中铁二局股份有限公司公司张利平）第一章高性能混凝土一、高性能混凝土的定义自“高性能混凝土”(High Performance Concrete)一词提出以来的十几年来，至今对它没有统一的解释或定义。
HPC是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在有效的质量控制下（计量精度、搅拌时间）制成的。
除采用优质水泥、水和集料以外，必须采用低水胶比和掺加足够数量的矿物外掺料与高性能外加剂。
高性能混凝土并不能简单地认为是高强混凝土。
HPC应同时保证下列性能：工作性、各种力学性能、耐久性、适用性、体积稳定性和经济合理性。
只要满足工程使用所要求的工作性(流动性、粘结性、保水性等混凝土拌合物性能)、承受各种荷载所需要的强度性能、耐久性(抗介质渗透性、抗冻融性、抗磨蚀性、体积稳定性)、经济合理(包括材料、设计、施工、维护保养等)、对环境损害较小(满足生态、环保、可持续发展要求等)的混凝土就应该看成是高性能混凝土。
高性能混凝土与普通混凝土相比具有如下优点：1.具有良好的工作性能，混凝土拌合物应具有较高的流动性，不分层、不离析、易浇筑，泵送混凝土、自密实混凝土还应具有良好的可泵性、自密实性能。
2.强度更高因而结构尺寸更小，这就使得结构自重减轻、使用面积增加、材料用量减少。
3.弹性模量更高，因而结构变形更小、刚度更大、稳定性更好。
4. 抗渗性、耐久性好，因而结构的工作寿命大幅度延长。
5.具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后具有较小的收缩变形。
二、高性能混凝土与普通混凝土的区别1.普通混凝土是以抗压强度作为最基本的特征，高性能混凝土则是以耐久性为主要指标，同时还有工作性、强度、体积稳定性等。
2.普通混凝土是以水泥、粗骨料、细骨料、水四大组分为原材料，高性能混凝土则在前者的基础上增加了大量（不是越多越好）的外加剂和掺合料，使其性能得到质的变化。
混凝土多孔砖及其标准
混凝土多孔砖及其标准杨斌建筑材料工业技术监督研究中心1 引言经国家发改委批准，由浙江省新型墙体材料行业协会与建筑材料工业技术监督研究中心负责组织有关单位参加起草的JC 943-2004《混凝土多孔砖》强制性行业标准已于2004年11月1日起实施。
混凝土多孔砖是一种新型墙体材料，是以水泥为胶结材料，以砂、石等为主要集料，加水搅拌、成型、养护制成的一种多排小孔的混凝土砖，外形特征是烧结多孔砖，而材料性能应归于普通混凝土小型空心砌块。
用混凝土多孔砖代替实心粘土砖、烧结多孔砖，可以不占耕地，节省粘土；不用焙烧设备、节省能源；制作工艺简单，施工方便。
因此，近几年来在浙江、上海、江苏、福建、湖北、江西等省、市发展较快，大部分用于建筑物的围护结构、隔墙，少量用于承重结构，受到建筑界的青睐，是一种有希望替代实心粘土砖、烧结多孔砖的新型墙体材料。
混凝土多孔砖投入生产、使用后，江苏、上海、浙江等一些生产企业制定了企业标准，在检验产品质量、保证建筑工程质量中发挥了积极作用。
但标准中技术指标少，试验方法不统一，而且受地域性影响，妨碍产品的进一步推广使用。
因此，制定全国统一的行业标准是十分必要的，这对提高标准的科学性、可比性，有效的组织产品生产，控制产品质量，保证建筑工程质量，稳步地推广使用混凝土多孔砖具有重大意义。
JC 943-2004《混凝土多孔砖》行业标准是在总结我国近几年来生产、使用该产品的经验、参考美国ASTM C 55-1997a《混凝土砖》、GB8239-1997《普通混凝土小型空心砌块》、GB 1 3544-2000《烧结多孔砖》等国家标准的基础上，经试验验证后制定的。
2 混凝土多孔砖的命名、定义标准名称定名为《混凝土多孔砖》是依据GB/T18968-2003《墙体材料术语》。
砖的定义为：“建筑用人造小型块材。
外型多为直角六面体，也有各种异形的。
其长度不超过365mm，宽度不超过240mm，高度不超过115mm。
有关路面多孔水泥混凝土制备技术分析综述
有关路面多孔水泥混凝土制备技术的分析综述【摘要】水泥混凝土路面耐久性好，强度高，加上板块整体性强成为路面建设中的不错选择。
近些年来很多的研究者对路面多孔水泥混凝土制备技术的分析是非常常见的，对其原材料选择、配合比设计、结构模式与形成条件都有涉及。
【摘要】路面；多孔水泥混凝土；制备技术在路面建设中经常能够看到的就是水泥混凝土路面，这种路面一般说来耐久性好，强度高，加上板块整体性强成为路面建设中的不错选择。
但是使用中也造成了不少的问题，其中最为常见的就是噪声较大，比普通沥青路面高3～5db；路面抗滑性能衰减快，横槽式抗滑构造容易被磨平。
在这种情况下，人们对路面质量和功能性路面有了更高的期待，多孔混凝土就出现了。
这种结构具有很多的优势，内部结构上具有透水性，表面随机凸凹起伏可以抗滑，需要将特殊级配骨料和水、水泥配制成蜂窝状结构。
成功制备路面多孔混凝土是需要施工者进行认真把握，因为多孔混凝土制备与普通混凝土不同，其原材料选择、配合比设计、结构模式与形成条件都是很有讲究的，很多国家的研究者对此进行了探讨。
一、结构模式与组成材料多孔混凝土的结构模式与组成材料来看，有研究者认为传统的多孔混凝土存在着耐久性差、孔隙率过大、对粗骨料颗粒的握裹能力不足等现状。
而多孔混凝土形成必须具备以下的基本条件。
骨料粒径和用量适中，要保证水泥浆用量和稠度合理，混凝土成型方法能保证目标孔隙率[1]。
多孔混凝土孔隙率的选择，是目前研究界争议较大的一个问题，中国的研究者郝静华[2]认为多孔混凝土配合比设计的有效孔隙率为 20%～30%，韩国seung bum park 等人[3]认为配制的多孔混凝土孔隙率达应该25%；霍亮[4]推荐透水性混凝土的水灰比范围为0.2～0.25，目标孔隙率为15%～18%。
二、工作性试验与评价方法对于多孔混凝土工作性试验与评价方法也是研究者比较关注的一个方面。
有分析认为可以以富余浆量法评价多孔混凝土工作性分析影响多孔混凝土工作性的因素，其他多因素正交设计试验和数据回归分析，评价免振捣多孔混凝土的工作性。
混凝土强度不达标原因及分析
混凝土强度不达标原因及分析原因大致可分为以下几种：1、养护条件：是否满足要求？因为7d，28d的比例关系是在标准养护条件（恒温恒湿）下得出的经验数据，如果不是标准养护条件，谈不上比较。
2、影响7d，28d比例关系的外加剂：早强剂、过量的缓凝剂。
3、对后期强度有影响的外加剂还有引气剂。
4、水泥成分，若果水泥中碱含量过高，会降低后期强度。
5、外加剂与水泥的适应性。
必须经试验证明对该种水泥的影响程度。
6、早强剂过度。
7、水泥本身的富余强度不高,后期强度增长幅度小。
混凝土强度不足的常见原因（一）原材料质量问题（1）水泥质量不良1）水泥实际活性（强度）低：常见的有两种情况，一是水泥出厂质量差，而在实际工程中应用时又在水泥28d强度试验结果未测出前，先估计水泥强度等级配置混凝土，当28d水泥实测强度低于原估计值时，就会造成混凝土强度不足；二是水泥保管条件差，或储存时间过长，造成水泥结块，活性降低而影响强度。
2）水泥安定性不合格：其主要原因是水泥熟料中含有过多的游离氧化钙（CaO）或游离氧化镁（MgO），有时也可能由于掺入石膏过多而造成。
因为水泥熟料中的CaO和MgO都是烧过的，遇水后熟化极缓慢，熟化所产生的体积膨胀延续很长时间。
当石膏掺量过多时，石膏与水化后水泥中的水化铝酸钙反应生成水化铝硫酸钙，也使体积膨胀。
这些体积变化若在混凝土硬化后产生，都会破坏水泥结构，大多数导致混凝土开裂，同时也降低了混凝土强度。
尤其需要注意的是有些安定性不合格的水泥所配制的混凝土表面虽无明显裂缝，但强度极度低下。
（2）骨料（砂、石）质量不良1）石子强度低：在有些混凝土试块试压中，可见不少石子被压碎，说明石子强度低于混凝土的强度，导致混凝土实际强度下降。
2）石子体积稳定性差：有些由多孔燧石、页岩、带有膨胀黏土的石灰岩等制成的碎石，在干湿交替或冻融循环作用下，常表现为体积稳定性差，而导致混凝土强度下降。
3）石子形状与表面状态不良：针片状石子含量高影响混凝土强度。
多孔水泥混凝土强度影响因素分析
中 图 分 类 号 ：Ｕ １ ４６
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章编 号 ： １０ — ７ ６ ２ １ ）４ ０ ４ — ３ ０ ２ ４ ８ （０ １ １— ０ １ ０
Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｎ ｕ ｎ ｅ Ｆａ ｔ ｒ ｆＰｏ ｏ ｓＣｅ ｅ ｔＣｏ ｃ ｅ ｅ Ｓ ｒ ｎ ｔ ａ ｙ ｉ ｎ Ｉ ｆ ｅ ｃ ｃ ｏ ｓｏ ｒ ｕ ｍ ｎ ｎ ｒ ｔ ｔ ｅ ｇ ｈ ｌ
１ ●●● ●■● ●● Ｊ●● ●●● １●● ● ●● ●●Ｊ● ●●● ４
究 。 因此 。 国 内部 分 道 路 研 究 人 员 借 鉴 日本 的 经
验 ，提 出适合 多孔 水 泥 混凝 土 的配 合 比设 计 方 法 ，
其基 本 思路类 似 于碾 压混 凝 土的填 充包 裹 理论 ，填
法 ，确定 多孔 混凝 土粗 集 料级 配 （ 表 １ 示 ） 如 所 。
表 Ｉ 试 验 级 配 方 案
级 配 孔 尺 １ ｌ 筛 ６ ３
寸／
．
ａ ｒｍ
２ ９５ ．５ － １１ Ｏ６ ０３ ． ．７ ． ４７ ２３ ６ ．８ ． ． Ｏ １ ００ ５ ５
还处 于初 级 阶段 ，其 配合 比设 计还 没有 成 熟 的方 法 可 以借鉴 。 由于 多孔 水泥 混凝 土与 普 通水 泥混 凝 土 在结 构上 区别 很 大 ，传统 的混凝 土 配 合 比设计 方 法 已经 不 能满 足多 孔水 泥混 凝土 大孔 隙率 的要 求 。而
日本 及 欧美 一些 国家 对多 孔水 泥混 凝 土 的研 究开 展
１ 通 过 率 ｏ １０ ｏ １ ０ Ｏ １ｏ ０ １０ ０
多空水泥混凝土路面的性能测试方法
面性 能的 测 试方 法 。
关键 词 ： 多空水泥混凝土路 面 性 能 试验 方法 中图分类 号 ：Ｕ ２ Ｔ ５８ 文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６ ４ ０ ８ （Ｏ ８ｌ（） ０ ４ 一 １ １７ — ９ Ｘ ２ Ｏ ）ｌｃ一 ０ ２ Ｏ
块的象素 面积 ， 得到 孔隙率 ， 则 同时 ， 各 把 个 区域 的 面 积 转 化 为 一 定 直 径 的 圆 ， 后 然 取 直 径 的 平 均 值 作 为 孔 径 大 小 代表 值 。 对
由 于 多 孔 水 泥 混 凝 土 具 有 较 大 的 孔 隙 率 ， 方 面 可 以 使 路 面 ／轮 胎 噪 声 很 好 的 一 宣 泄 ， 制单 极 子 噪声 源 的 产 生 ， 而 减 少 抑 从 噪 声 ； 一 方面 ， 另 在声 学 上 可 以 将 多 孔 性 路 面 结 构 看 成 是具 有 刚 性 骨 架 的 多 孔 性 吸 声 材 料 ， 以起 到 吸 声 的效 果 ， 声波 入 射 到 可 当 多 孔 材 料 表 面 激 发 微 孔 内 的 空 气振 动 时 ， 空 气与固体筋络 间产生 相对运动 ， 由于 空 气 的 粘 滞 性 在 微 孔 内 产 生 相 应 的 粘 滞 阻 力， 使振 动 空 气 的 动能 不 断 转 化 为 热 能 ， 从 而 使 声 能 衰 减 。 另 外 ， 于 多 孔 水 泥 混 凝 由 土 存 在 较 大 的 有 效 孔 隙 率 ， 有 较 强 的 排 具 水 性 能 ， 得 路 表 积 水 可 以 不 经 排 水 设 施 使 而 直 接 从 路 面 结 构 中下 渗 而 迅 速 排 除 ， 这 样 就 减 少 了溅 水 、喷 雾 等 危 害 的发 生 。而 且 ， 孔 水 泥 混 凝 土 的 骨架 孔 隙结 构 ， 加 多 增 了路 表 的 摩 擦 系 数 及 路 面 抗 车 辙 能 力 ， 进 步 增 加 了行 车 安 全 。 因此 ， 强 对 多 孔 加 水 泥 混 凝 土 路 面 的研 究 具 有 重 要 意 义 。本 文 介 绍 了 多孔 水 泥 混 凝 土 路 面 的性 能 测 试
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。
气凝胶水泥复合多孔材料的研究现状
气凝胶水泥复合多孔材料的研究现状■ 文/尹学彬 崔雅楠 华阳纳谷（北京）新材料科技有限公司1 引言随着2020年9月22日习近平主席在第七十五届联合国大会做出“2030年前实现碳达峰、2060年实现碳中和”的承诺，碳减排成为令人最为关注的问题。
建筑领域的能源消耗占我国总能耗的35%，因此降低建筑能耗，有效降低碳排放量，是实现“碳中和”的重要途径。
水泥是应用最为广泛的一种传统建筑材料，广大的科学工作者也一直致力于实现水泥材料的保温隔热性能，从而使得水泥能顺应社会的发展需要，更加广泛地应用到建筑领域。
发泡水泥是一种多孔材料，可以实现在建筑上的保温效果，同时由于轻质保温材料（聚氨酯、发泡聚苯乙烯以及工业废料等）[1-6]特殊的结构，将其添加到发泡水泥中，得到的复合材料可进一步提高现有建筑的保温性能，但随着国家建筑节能标准要求的提升，为进一步提高发泡水泥的保温性能，需要寻求更加轻质保温的新型材料。
一般常见的气凝胶为硅气凝胶，其诞生源于美国化学家S a m u e l Kistler与Charles Learned的赌局：看谁能够做到将果冻状凝胶内的液体换成气体（干燥），同时不改变其固体结构，后由Kistler通过超临界干燥技术制得[7]。
根据气凝胶的基体不同，如硅系、硫系、碳系、金属系和金属氧化物系等。
气凝胶独特的三维网络结构赋予气凝胶密度低、比表面积大、孔隙率高和导热系数低等显著特性。
气凝胶的出现，实现了人们对超轻、绝热固体材料的追求，使得寻找一种新型保温隔热性能优异的材料成为可能。
气凝胶以其高孔隙率、高比表面积的特性，作为典型的纳米多孔材料，以轻骨料的形式与传统的水泥材料相结合，可有效改善水泥内部的结构，降低建筑材料的导热系数，提升材料的保温隔热性能。
2 气凝胶水泥在建筑节能保温隔热领域的应用2.1 气凝胶水泥砂浆复合材料气凝胶砂浆中均为无机材料，其各组分均为不燃组分，因此可涂覆于混凝土表面以提高其耐火性，同时加上气凝胶导热系数低，气凝胶水泥砂浆表现出优异的保温隔热性能和耐火性，在建筑领域有很大的应用前景。
混凝土孔结构与强度的关系
混凝土孔结构与强度的关系摘要：强度是混凝土的一个最主要的力学性能指标，也一直是混凝土材料科学研究中的热点。
以往有关混凝土力学特性的模型大多是基于混凝土材料宏观层次的认识，其主要特点是把具有多相、非均匀性质的材料理想化为均匀、连续体进行建模，这种简化尽管在一定程度上满足了工程实践的需要，却难以用这种方法来研究混凝土材料内部微观或细观结构对材料强度所产生的影响，不能说明材料内部结构如孔结构变化时强度的变化规律，也不能用于指导如何改进材料的组成和微观结构而达到提高混凝土强度的目的。
本文主要从混凝土材料观结构的一个主要方面一一孔结构对混凝土强度的影响规律进行了分析。
通过对各种类型孔结构、孔隙率以及孔级配与强度之间的联系以及对混凝土强度产生影响。
关键词：混凝土；孔结构；孔隙率；强度Relationship between Structure and Strength of Concrete Abstract: Strength is one of the most important mechanical properties of concrete, and it has always been a hotspot in the scientific research of concrete materials. In the past, most of the models on the mechanical properties of concreteare based on the macroscopic understanding of concrete materials. The main feature is that the materials with multi-phase and non-uniform properties are idealized as uniform and continuous modeling. This simplification, though to a certain extent It is difficult to use this method to study the effect of the micro or meso-structure on the strength of the material in the concrete. It can not explain the change of the strength of the internal structure of the material, such as the change of the pore structure, To guide how to improve the composition of materials and microstructure to achieve the purpose of improving the strength of concrete. In this paper, the influence of the pore structure on the strength of concrete is analyzed from a major aspect of the concrete structure. Through the relationship between the various types of pore structure, porosity and pore gradation and strength, as well as the effect on the strength of the concrete.Key words: concrete; pore structure; porosity;strength.1 引言钢筋混凝土结构是当今应用最为广泛的结构形式，它作为结构物必须保证安全性、适用性与耐久性的功能要求，而能否达到规定的功能要求，作为主体的混凝土有着举足轻重的作用。
混凝土集料界面与强度关系的界面理论分析
文章编号:100520523(1999)0420014206混凝土集料界面与强度关系的界面理论分析喻乐华(华东交通大学土木工程学院,江西南昌 330013)摘要:应用界面理论分析混凝土强度与各类粗细集料界面之间的关系,着重讨论混凝土强度的最薄弱部位——粗集料界面区的影响因素,为提高混凝土强度的技术措施提供理论依据Λ关 键 词:混凝土;集料;界面;强度中图分类号:TU 528.041 文献标识码:A0 引 言 随着混凝土向着高强高性能方向发展,人们越来越关注混凝土强度的最薄弱部位——集料界面区Λ在混凝土中集料自身强度和水泥硬化体强度都较高,而集料周围的界面强度较弱,高强混凝土粗集料强度要求大于混凝土强度的30%且不低于100M Pa [1];水泥浆体与集料的界面粘接强度常低于硬化水泥浆体抗拉强度,前者与后者之比约为0.41～0.91[2]Λ混凝土在应力作用下最先出现裂纹的是粗集料界面处,并沿着集料边界扩展向水泥砂浆中延伸,使混凝土整体破坏Λ 吴中伟[3]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—界面区—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(H PC )研究的重点Λ 据此,笔者把混凝土看成为以三级中心质即粗集料(石)、细集料(砂)和微集料(部分矿物掺合料)构成骨架分散在水泥浆体介质中的结构模型,应用固体界面理论,综合分析各级集料界面区的强度影响因素,着重讨论粗集料的界面区以探讨改善界面过渡区结构进而为提高混凝土强度的技术措施提供理论佐证Λ1 固体界面理论概述 界面是物质与物质之间的接触面Λ界面科学是近二十年来发展起来的一门基础研究学科[4],它采用现代微观分析的仪器设备和手段,分辨程度已达到原子尺寸水平,迄今研究较多的是固体与固体之间的界面Λ 固体的表面层与内部结构不同Λ表面层只有3～5个原子层,从原子尺度来观察固体表面 收稿日期:1999207220;修订日期:1999208230 作者简介:喻乐华(1962),男,江西临川人,华东交通大学讲师,工学硕士第16卷第4期1999年12月华 东 交 通 大 学 学 报Journal of East Ch ina J iao tong U niversity V o l .16 N o.4 D ec . 1999是不规整的,在表面存在着平台、阶梯、扭折位、附加原子和空穴等,又由于表面存在“断键”,带电粒子缺失或剩余而产生剩余键力;所以在固体表面层形成活泼的化学行为领域,一般化学反应都从表面层开始Λ 依据界面强度理论[2],集料通过界面对其周围基材料传递应力,并显著影响基材应力场Λ2 粗集料性质与界面强度 集料本身性质对界面区形貌和强度影响突出的参数是几何形状、颗粒大小、力学性质以及表面与水泥浆化学反应的能力Λ2.1 粗集料岩石种类 各种岩石中石灰岩粗骨料对混凝土增强效果最佳,其原因是石灰岩表面矿物成分能与水泥浆形成较好的结合界面区所致Λ 石灰岩矿物成分多为CaCO 3,其离子键结合的化合物表面在水泥浆环境(碱性)条件下容易发生化学“断键”,与水泥浆中水化产物组成CSH 、CH 、CaCO 3等共存的界面过渡区,因而形成较牢固的化学过渡胶结层Λ 另一类用作骨料较多的岩石是花岗岩等深成火成岩,主要由铝硅酸盐类矿物长石、石英等组成,它们主要是由共价键结合的化合物,其共价键Si —O A l —O 之间键力强而牢固,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,而是物理性质的相界面粘结,结合力较弱Λ2.2 粗骨料类型 粗骨料分碎石和卵石两类Λ碎石经过破碎加工,其表面有新鲜的缺陷、扭折和错位以及由于“断健”而存在表面剩余键力,具有活泼的化学反学表面,有利于与水泥浆体进行化学反应形成强粘结的界面Λ卵石是挤压成碎块后经自然搬运研磨而成光滑表面,其表面较“古老”而少有空穴、扭折、错位以及“断键”的剩余键力,呈现为相对惰性的表面;水泥浆离析的水份沿此类表面积蓄于粗骨料下表面,使骨料周围水泥浆水灰比局部增大,结晶出Ca (OH )2晶体定向排列集中,晶体之间具有多孔结构,孔隙率随着离骨料表面的距离增大而降低[5],形成这种不均匀的界面过渡层对混凝土强度和耐久性都不利Λ2.3 粗骨料大小 较小粒径(<20mm )的粗骨料不仅有较大的有效表面积与水泥浆体胶结,而且更接近于中心质(骨料)网络化均匀分散在水泥基介质中的理想结构模式,也即可以较均匀地分散混凝土所承受的应力;更为重要的是可以避免混凝土在大骨料下表面塑性收缩和(或)水泥浆体泌水过于集中导致骨料下表面与水泥石之间的空隙和(或)水泥石微裂隙的形成Λ目前施工应用强度最高纪录的美国西雅图Tw o U n i on Square 大厦结构混凝土设计强度98M Pa ,施工实际强度134M Pa ,使用的粗骨料最大粒径为10mm Λ3 细骨料性质与界面强度 细骨料是次级中心质(集料),其主要作用是充填粗骨料之间空隙的次级骨架,但它可通过51第4期 喻乐华:用界面理论分析混凝土集料界面与强度的关系 对水泥浆数量的制约和它自身界面强度来影响混凝土强度Λ3.1 细骨料类型和岩石种类 通常用铝硅酸盐矿物为主的浑圆状河砂作细骨料Λ与粗骨料性质对混凝土强度影响的原因类似,为了增强水泥浆与细骨料的粘结力,在一些高强混凝土中适当配用机械破碎的石灰岩或矿渣等人工细骨料以提高强度Λ3.2 细度模数和砂率 在保障填充粗骨料空隙前提下,采用细度模数偏大的中粗砂(Λf >2.6)和较小的砂率,可以相对减少细骨料表面积尽量,减少水泥浆包裹细骨料的用量,使较多的水泥浆用来增加粗骨料的胶结Λ4 水泥性质与界面强度4.1 水泥细度 常用的硅酸盐水泥熟料颗粒大于90Λm ,几乎接近惰性,只有尺寸<40Λm 的水泥熟料颗粒才有较高的活性Λ高标号水泥一般颗粒粒径较小,比表面积较大(>330m 2 kg ),具有较高的化学活性,能够充分进行水化反应,与骨料界面胶结良好Λ4.2 球状水泥 为提高混凝土强度可用球状水泥Λ球状水泥是水泥熟料通过高速气流粉碎及特殊处理而得,其粒子呈圆形(常用水泥为棱角的不规则形态),微粉增多,分散状态好,大多是3～40Λm 的颗粒,比表面积增大,强化了表面活性,用它制备的混凝土要比普通水泥混凝土强度的约高10%[6],见图1所示Λ(a )为球状水泥(W C =49%)、普通水泥(W C =54%)、普通混凝土、塌落度180mm ;(b )为球状水泥(W C =27%)、普通水泥(W C =32%)、高强混凝土、塌落度210mm ;(c )为球状水泥(W C =14%)、普通水泥(W C =20%)、超高强混凝土、塌落度210mm ;图1 球状水泥混凝土强度与普通水泥混凝土强度比较61 华 东 交 通 大 学 学 报 1999年4.3 高效减水剂的影响 高效减水剂是大分子阴离子表面活性剂,在降低水灰比增强混凝土密实性的同时,其很长的碳氢链上含大量极性基,可在水泥颗粒周围形成扩散双电层使水泥颗粒相互排斥而高度分散,有效表面积增大进一步激发其活性,促进水泥的水化胶结Λ5 矿物掺合料与界面强度 掺入活性矿物掺合料的细粉(粉煤灰、磨细矿渣、硅粉、沸石粉、硅质页岩粉等)是当今制备高性能混凝土的主要技术措施之一,它们在水泥基材料中具有填充效应、火山灰效应和微集料效应,其中火山灰效应被看成是颗粒间界面的“粘合剂”,对于改善骨料界面结构提高混凝土强度起决定性作用Λ5.1 对骨料界面过渡区的影响 矿物掺合料可增强水泥浆基体—骨料界面区Λ这些火山灰材料能减少内泌水,在骨料表面密实地堆积多种水化产物(水泥和掺合料),并提供核化点防止CH 大晶体定向生长Λ与不掺活C :水泥;W :水;A :骨料;SF :硅粉;P :毛细孔;G :CSH 凝胶;CH :氢氧化钙图2 普通强度和高强混凝土在水化开始前和结束后的微结构示意图图3 界面劈拉试验性矿物细粉的混凝土相比较,如图2所示,界面区晶体(CH 、钙矾石等)数量和孔隙率均减少,孔隙率梯度几乎消失,结构主要组分是密实的CSH 凝胶,界面区结构与基体密实度相同,界面区厚度也变小Λ上述因素保证了骨料与基体之间的有效粘结Λ5.2 对骨料界面区强度影响的对比实验[7] 超细矿渣粉对水泥净浆与骨料界面粘结强度的对比可用界面劈拉强度来衡量,如图3所示,其结果如表1,从中可知掺有超细粉的水泥净浆与骨料界面粘结强度无论是早期、中期还是晚期均高于基准(不掺矿渣粉的)约50%Λ5.3 与水泥浆体的关系 矿物掺合料细粉因其玻璃质结构,呈热力学不稳定状态,加之暴露更多的结构缺陷,增大71第4期 喻乐华:用界面理论分析混凝土集料界面与强度的关系 表1 超细矿渣对水泥净浆体强度及其界面粘接强度的影响矿渣掺量抗压强度(M Pa ) 与基准值比(%)粘接强度(M Pa ) 与基准值比(%)3d 7d 28d 3d 7d 28d 02080.5 10083.5 10491.2 100102 112111 100124 1121.09 1001.68 1541.19 1001.88 1581.31 1002.00 153颗粒反应面积,提高反应活性和反应机会Λ当它们均匀分散在水泥浆时可在水泥水化过程中起到类似“晶核效应”作用,一方面减少CH 总数量而形成CSH ,即将强度较小的CH 晶体转化为强度较大的CSH 凝胶;另一方面使CH 单晶体和凝胶细粒化,类似金属材料的合金元素晶粒细化,使水化产物在整个浆体内部分布趋于均匀Λ以上两方面都使水泥浆体强度提高Λ 研究多种矿物掺合料与硅酸盐水泥浆体界面形貌特征[8]表明:掺合料细粉对水泥浆体结构形成的作用是局部化学反应产物在掺合料界面上形成并逐步向内部延伸Λ水泥水化早期(1天)掺合料颗粒与水泥浆体界面结构有3种模型,即CH 、CSH 单膜层和CH —CSH 双膜层,如图4所示;水化后期(28d )这类界面只有2种模型Λ即CH 壳和凝胶壳,如图5所示,但在靠近图4 水化1d 后水泥浆体中三种掺合料界面模型示意图图5 水化28d 后水泥浆体中二种掺合料界面模型示意图掺合料颗粒周围有一层掺合料与水泥浆体的反应物,其厚度因掺合料活性大小而异Λ6 结束语 混凝土内部三级集料(粗集料、细集料和微集料)界面对混凝土强度均有影响,其中以粗集料界面结构的作用突出Λ组成混凝土的材料(石、砂、水泥、高效减水剂和矿物掺合料)都可直接或间接地制约各级集料界面,但矿物掺合料对于改善界面结构提高混凝土强度起决定性作用Λ81 华 东 交 通 大 学 学 报 1999年[ 参 考 文 献 ][1] 陈肇元等编.高强混凝土及其应用[M ].北京:清华大学出版社,1992Λ[2] 潘钢华等.活性混合材微集料效应的理论和实验研究[J ].混凝土与水泥制品,1997,(6):23～25Λ[3] 吴中伟.环保型高效水泥基材料[J ].混凝土,1996,(4):3～6Λ[4] 桂琳琳.表面科学与化学[J ].百科知识,1988,(2):39～40Λ[5] H 索默编,冯乃谦等译.高性能混凝土的耐久性[M ].北京:科学出版社,1998Λ[6] 李铭臻编.新编建筑工程材料[M ].北京:中国建材工业出版社,1998Λ[7] 朱蓓蓉等.超细矿渣掺合料对普通硅酸盐水泥性能的影响及其作用机理[J ].混凝土与水泥制品,1997,(6):20～22Λ[8] 夏佩芬等.混合材料与水泥浆体间界面的形貌特征[J ].硅酸盐学报,1997,(6):738～741ΛAnalyse Relation between ln terfaces i n Concrete andlts Strength on the ln terface TheoryY U L e -hua(C ivil Engineering Co llege ,East Ch ina J iao tong U niversity ,N anchang ,330013,Ch ina )Abstract :B ased on the in terface theo ry ,th is pap er analyzes the relati on sh i p betw een vari ou s aggregate in terfaces in concrete and its strength ,esp ecially disscu sses affecting facto rs like in terfacial zone of coarse aggregate ,the w eakest zone in concrete .Key words :concrete ;aggregate ;in terface ;strength 91第4期 喻乐华:用界面理论分析混凝土集料界面与强度的关系 。
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表 １中 ， 比较 第 １ ， ３ 组和 ４ ， ６组 ， 可 见加 入 细 砂后 ， 多孑 Ｌ 水泥 混凝 土 ７ ｄ抗 压 强 度 大 约 提 高
到１ ２ 时， 有 略微下 降 ； 随着 硅 灰 掺量 的增 加 ， 连 通空 隙率 呈现 下 降趋势 。 硅灰 颗粒 细微 ， 在水 泥 胶 凝 材 料 中 能起 到填 充微 空 隙 的作 用 ， 使 骨 料 与水 泥 浆 的界 面粘 结 能
多孔 水 泥混凝 土是 粗骨 料颗 粒之 间通 过水 泥
个 方法来 确定 多孔 水 泥混凝 土 的单位 体积 的粗 骨
料 用量 ， 石料 用量 在 １ ５ ５ ０ ￣１ ６ ５ ０ ｋ ｇ ／ ｍ。 。
１ ． ２ ． ２ 水灰 比
采用 稠度 评价 方法 确定 最佳 用水 量 ｊ 。在 多
表２ 单掺 硅 灰 和 聚 合 物 对 多 孔 水 泥 混 凝 土 的影 响
０
０ ． Ｏ ５
０ ． １ ０
０ ． １ ５
０ ． ２ ０
外加 剂掺量
图 ２ 不 同掺 量 外 加 剂 对 ７ ｄ抗 折 强 度 的 影 响
注： 百 分 数 指 的是 占 水 泥 质 量 的 比例 ， 聚 合 物 乳 液 折 合 成 固
多孔 水 泥混凝 土 的抗压 强度 和抗 折强度 的测 试 按照《 公路 工程水泥及水泥混凝土试验 规程 》
２ ０ １ ６ 年第 １ 期
舒家 琪 ： 多 孔 水 泥 混 凝 土材 料 强 度性 能研 究
（ Ｊ ＴＧ Ｅ ３ ０ —２ ０ ０ ５ ） 进行 。试 件 的侧 面为受 压 面 。
２ ５ 以上 ， 效果 明显 。
但 是连 通 空隙率 会 有 一 部分 损 失 ； 聚合 物 对 增 强 多孔水 泥混 凝土 的抗 折强 度 比较 有效 。聚 合物 相 对于硅 灰 ， 连通 空 隙率 的下 降相 对少 一些 。
表 ３为硅灰 和聚合 物 同时掺 加对 多孔 水泥 混
水 灰 比。硅灰 的 比表面 积 比水泥 大许 多 。掺入 硅 粉后 ， 为保 持 拌 和 物 的和 易性 ， 用 水量 增 加 ， 水 灰
图 １ 不 同掺 量 外 加 剂 对 ７ ｄ抗 压 强 度 的 影 响
比较 大 ； 而 聚合 物乳 液具 有 表面 活性 剂 ， 能够 提高 拌 和 物 的和易 性 ， 降低 了水灰 比。
力更 强 ， 从 而提 高其 整体 抗压 强度 。但 是 ， 硅 灰 的 填充 作用 也堵 塞 了 多孔 混 凝 土 的一 部分 空 隙 ， 使
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其连 通空 隙率 下 降 ， 排水 能力 也 随着下 降 ； 同时也 使多孔 水 泥混 凝 土脆 性 上 升 ， 并 不 能 提 高多 孔 水
加人 细 料 、 减水剂、 掺 人矿 粉 和 聚合 物 等 方法 ， 来
寻求 制备 高性 能多 孔水 泥混 凝 土的方 法 。
１ 试 验 原材 料与 试验 方法
１ ． １ 原 材 料
水泥 选用 海螺 牌 Ｐ・ Ｏ・ ４ ２ ． ５普 通 硅酸 盐 水 泥； 骨料 是粒径 为 ４ ． ７ ５ ～９ ． ５ ｍｍ 的碎石 ； 细 料 为
机制 细砂 ； 外 加剂 有硅 灰 、 聚羧酸 高效 减水 剂和 聚 合物 乳液 。其 中聚 合物 乳液 为 ｖ ａ ｅ ７ ０ ７乳 液 （ 乙酸
乙烯 酯一 乙烯 共 聚乳液 ） ， 是 一种 白色 乳液 。
１ ． ２ 试 验方 法
测其 质量 （ ） 。多 孔 水 泥 混 凝 土 的连 通 空 隙 率 Ａ通 过计 算公 式计 算 ：
姗
Ｏ ・ ２ ０
煞 州 蝌 ０ ． １ ５ 划
０ ． １ ０ ０ ０ ． Ｏ ５ ０ ． １ ０ ０ ． １ ５ ０ ． ２ ０
是 先 升后 降 ， 在 掺量 ８ ～１ Ｏ 时， 抗压 强 度 提 高 约２ ５ ， 效果 最佳 ； 而 硅灰 的掺 入 ， 多孔 水 泥 混凝 土 的抗 折强 度 并 未 明显 提 高 ， 甚 至在 硅 灰 掺 量 达
２ 实 验 结 果 分 析
表 １为 细料 和减水 剂对 多孔 水泥 混凝 土强度 的影 响 。
２ ． １ 细料 和减水 剂
表１ 细 料 和 减 水 剂 对 多孔 水 泥 混 凝 土 强 度 的 影 响
组号
１
细砂（ ｋ ｇ・ ｍ一 。 ）
水泥用量／ （ ｋ ｇ・ｍ一 。 ）
总第 ２ ７ ４期 ２ ０ １ ６ 年第 １ 期
Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
交
通
科
技
Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ ． ２ ７ ４ Ｎｏ ．１ Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ６
多 孔水 泥 混凝 土 材料 强度 性 能研 究
Ａ 一 １一
１ ． ２ ． １ 配合 比
式 中： 为 试件 的体 积 ， ｃ ｍ。 。
１ ． ２ ． ５ 多孔 水泥 混凝 土抗压 强度 的测 定
试验 中使用 １ ０ ０ ｍｍ×１ ０ ０ ｍｍ×１ ０ ０ ｍｍ 的
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ － １ ０ — １ ２
表 面水 泥浆 包裹充 分 ， 不掉浆 且有 金属 光泽 。
１ ． ２ ． ３ 成 型方式
泥混 凝 土 的强度 ， 使其 能应 用于路 面 面层 ， 关 键 是
增加 胶结 层 的面积 和厚度 ＿ ３ ］ 。本次 研究 主要 通 过
试验 采用 振 动台成 型工 艺 ］ 。将装 好料 的 模 具放 置在 振 动 台上 振 动 ， 同时用 水 泥 刀 压 实 抹平 试 件表 面 。成 型 好 的 试 件用 布 覆 盖 ， 防止 水 分 蒸 发， 在湿 度大 于 ９ ｏ ， 温度 （ ２ ０ ±３ ） ℃ 的条 件 下 养 护 。２ ４ ｈ后 脱模 ， 脱模 后继 续养 护 。 １ ． ２ ． ４ 试件 连通孔 隙率 的测 定 采用 体积 法测 定多 孔水 泥混凝 土 的有效 空 隙 率＿ ６ ］ 。先 将试 件在 清水 中浸 泡 ２ ４ ｈ ， 测 其 水 中 质 量（ ） 。然 后 取 出试 件 ， 在 空气 中干 燥 ２ ４ ｈ ， 再
凝 土 的抗压 强 度没有 增 强效果 。在 聚合 物掺 量低 于８ 时， 多孑 Ｌ 水 泥 混 凝 土 的 抗 压 强 度 下 降 不 明 显， 抗折强度 提高也 不明显 ； 而在 掺量高 于 ８ ９ ／ ６
Hale Waihona Puke 后， 其 抗 压 强 度 有 明显 下 降 ， 而 抗 折 强 度 提 高 了
和抗 压强 度有 明显 的提 升作 用 。 ２ ． ２ 聚合 物 和硅 粉 表 ２中表 示 ９组不 同 配合 比的 多孔水 泥 混凝
０ ０ ． Ｏ ５ ０ ． １ ０ ０ ． １ ５ ０ ． ２ ０
外加剂 掺量
土试 验 。其 中的水 灰 比是根 据稠 度 法确定 的最佳
明显 ； 聚合 物对 多孔 水 泥 混 凝 土 的 抗 折 强 度 提 高 比较 明 显 。
关 键 词 多 孔 水 泥 混 凝 土 强 度 性 能 细 料 硅 灰 聚 合 物
多孔 水 泥混凝 土 由水泥 、 特定 级 配骨料 、 水 和 外加 剂按 特定 比例 和 特定工 艺配 制而 成 。 由于 不
９ ． ７ ， 而连通 空 隙 率 明显 降 低 。一 般 情 况 下 ， 空
隙率 和强 度是 多孔 混凝 土 ２个 相互 制约 矛盾 的指
标 。加入 细料 ， 使 骨料 表 面水泥 浆膜 变厚 ， 骨 料与
骨料 之 间胶结 面 积 变 大 ， 使多孑 Ｌ 水 泥混 凝 土 的抗 压强 度提 高 ， 但 是 也填 补 了一部 分 空隙 ， 使 有 效空 隙率 下 降 。 比较 １ ， ２组 和 ５ ， ６组 ， 可 见 加 入 高效 减 水 剂
浆 薄膜层 胶结 而成 的骨 架空 隙结 构 的水泥 混凝 土
材料 。受 力 时 ， 多 孔 混 凝 土 通 过 骨料 与 骨 料 之 间
的胶 结点 传 力 。 由于 骨料 强 度 较 高 ， 水 泥 胶 结 层 薄且 胶结 面积 小 ， 因此 ， 多孔 水泥 混凝 土一 般 以骨
料 之间 的胶 结 处破 坏 而 破 坏 。所 以 ， 在 尽 可 能 保 证多 孔水 泥混 凝土 空 隙率 的条 件下 ，提 高多 孔水
２ ９ ０ ２ ９ ０ ２ ９ ０ ３１ ０ ３ １ Ｏ ３１ Ｏ
水 灰 比
高效减水剂／
连 通 空 隙 率
７ ｄ抗 压 强度 ／ ＭＰ ａ
２
３
４
５ ６
注 ： 减 水 剂 掺 量 百分 数 指 的 是 减 水 剂 和 水 泥 质 量 的 比 例 。
孔 混凝 土拌 和 中 ， 用 水 量 太 大或 者 太 小 都 不利 于 连 通空 隙率 和 强度 的形 成 。用 水 量 太 小 ， 则水 泥 浆 不能均 匀 充分 的包裹 在骨 料表 面 ； 用 水量 太大 ， 则水 泥浆 容 易 沉底 。用水 量 合 适 的 情 况 下 ， 集 料
外加剂掺量
图 ３ 不 同掺 量外 加剂对连通空 隙率 的影 响
１ ３ ６
舒 家 琪 ：多孔 水 泥 混凝 土 材 料 强 度 性 能 研 究
２ ０ １ ６年 第 １ 期
由图 １ 、 图２ 、 图３ 可见 ， 聚合 物对多 孔水 泥混
灰对增 强 多孔水 泥混 凝 土 的抗 压 强 度 比较 有效 ，
泥混 凝土 的抗 折强 度 。
后， 多 孔水 泥混 凝 土 的连通 空 隙率增 大 ， 抗 压 强度 都得 到 提 高 ， 约 １ ０ 。减 水 剂 具 有 表 面 活 性 剂 ，