水泥石的孔结构研究
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。
水泥石的孔结构
（3）水泥矿物组成对水泥石孔 水泥矿物组成对水泥石孔 分布的影响
水泥单矿物硬化体(标准条件下硬化28天)的孔分布试验结果见表2—2— 7—7所示。
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6.影响水泥石孔分布的因素
(1)水化龄期对孔分布的影响
(2)水灰比对水泥石孔分布的影响
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（3）水泥矿物组成对水泥石孔分布的影响
（4）掺外加剂对水泥石孔分布的影响
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（5）养护条件对水泥石孔分布的影响
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(1)水化龄期对孔分布的影响
该图说明，随龄期的增长大孔减少，小孔增多。而掺入火山灰后， ThemeGallery is a Design Digital Content & 随龄期的增长，新生水化物填充孔隙，不仅使总孔隙率降低，而且 Description of Contents mall developed 大孔也减少。 the contents
2.水泥石孔的分类及作用
水泥石中孔的分布范围很广，孔径可从10um，一直小到0．005um。孔 隙不仅存在于水泥水化物占有的空间中，而且也存在于C-S-H凝胶粒子 的内部。如下图：
•分类及作用：关于水泥人中孔的分类方法很多，并有许多观点也不一致。 分类及作用： 分类及作用 Jawed等人通过对水泥石中孔结构研究后，给出了水泥石中不同类型的孔尺 寸及来源、相应的测试方法、对水泥石性质的主要影响(见表2—2-7—2)c
自修复油井水泥石力学性能与微观结构
DOI: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.014自修复油井水泥石力学性能与微观结构刘仍光1，2（1. 国家页岩油气富集机理与有效开发重点实验室，北京 102206；2. 中国石化石油工程技术研究院，北京 102206）刘仍光. 自修复油井水泥石力学性能与微观结构[J]. 钻井液与完井液，2021，38（4）：486-491.LIU Rengguang.Mechanical properties and microstructure of self-healing oil well cement[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid ，2021, 38（4）：486-491.摘要 关于自修复剂掺入水泥浆后对水泥石力学性能及微观结构的影响研究较少。
自修复乳液掺量分别为0%、5%、10%、15%和20%，液固比均为0.44，各水泥浆试样在90 ℃水浴中养护3 d 。
结果表明，自修复乳液的掺入，降低了水泥石的弹性模量，随掺量的增加，水泥石的弹性模量降低较显著；自修复水泥石的强度高于普通水泥石，掺量较小时抗压强度更高，掺量较大时，抗折强度增幅更大。
自修复乳液改变了水泥水化产物Ca(OH)2晶体的微观形貌，使其不再呈叠片状堆积，而是乱向、松散分布且晶体形貌不规则，自修复胶粒沉淀分布于水化产物凝胶网络结构之间。
自修复乳液降低了水泥石的孔隙率，增加了水泥石的平均孔径和最可几孔径。
关键词 油井水泥；自修复乳液；弹性模量；孔隙结构；微观形貌中图分类号： TE256.6 文献标识码： A 文章编号： 1001-5620（2021）04-0486-06Mechanical Properties and Microstructure of Self-healing Oil Well CementLIU Rengguang 1,2(1. State Key Laboratory of Shale Oil and Gas Enrichment Mechanisms and Effective Development, Beijing 102206;2. Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering, Beijing 102206)Abstract The mechanical properties and microstructure of self-healing cement were studied. The adding amount of self -healing emulsion was 0, 5%, 10%, 15% and 20% respectively. The samples were cured under the condition of 90 degrees in the water for 3days. The results showed that the elastic modulus of cement decreased with the incorporation of self-healing emulsion. With the increase of the dosage, the elastic modulus of cement decreased significantly. The strength of self-healing cement paste was higher than that of normal oil well cement. The compressive strength was higher with small amount addition, and the increase of flexural strength was greater with increase of addition. The microstructure of hydroxide crystal appeared scattered and loose instead of regular hexagonal. Self-healing colloidal particles were distributed between the network structures of hydration product gel. The porosity was reduced and the average and most probable pore size increased of self-healing cement.Key words Oil well cement; Self-healing latex; Elastic modulus; Micro morphology; Pore structure油气井水泥环在井下复杂条件下易发生密封失效，如页岩气井大型水力压裂施工作业[1–3]，储气库井强注采[4–5]以及酸性气田中酸性气体腐蚀[6–7]等，造成油气水窜，导致资源浪费和安全隐患。
高性能混凝土研制的技术途径探析
高性能混凝土研制的技术途径探析【摘要】我国社会主义经济建设正处在大发展时期，城市的建设发展迅速，高层或超高层建筑不断涌现，同时大跨和超大跨桥梁的兴建与日俱增，这些建筑物均对结构构件提出了高强、轻质的要求，要获得良好的经济效益，就要求设法增加建筑物的使用周期，而这要求结构的主要材料混凝土具有良好的耐久性，高性能混凝土的产生使得这一切成为可能。
【关键词】高性能混凝土；耐久性；经济效益；孔隙特征；刚度；流动性；水胶比0 引言高性能混凝土是一种耐久性优异的混凝土，其显著特点是高工作性、高体积稳定性、较高强度、高抗渗性等。
混凝土要获得高性能，应主要从以下几方面入手。
1 改善水泥石的孔结构研究水泥石孔结构特征的理论是孔隙学。
该理论是EH. Wittmann教授在第七届国际水泥化学会议上提出的。
孔隙学理论认为，孔级配即孔大小不同的孔相互搭配的情况，当孔隙率相同时，平均孔径小的混凝土材料强度高，渗透性低。
不同尺寸差别小，即分布均匀时，强度高。
因此可通过孔级配的改善来提高混凝土的某些性能。
而小于某尺度的孔则可对强度和渗透性无影响。
在普通混凝土中，用水量比水泥水化所需水量大得多。
一般水泥水化所需的用水量为水泥重量的15%-25%，而实际施工时用水量为水泥重量的50%-60%，甚至更多。
在混凝土硬化后多余的水在水泥石中以及水泥石和集料的界面区域形成大量的各种孔隙，以及因混合料泌水和混凝土收缩所引起的微孔和微缝，这些缺陷是导致混凝土强度下降和其他性能指标低劣的根本原因。
因此，尽可能减少和消除这些缺陷，改善混凝土的结构，是制成高性能混凝土的关键问题，其基本措施就是掺入超塑化剂。
混凝土要达到高耐久性，首先要降低水胶比，以减少水泥石中毛细孔隙和混凝土中的骨料与水泥石之间的界面缝隙，提高其抗渗性。
但水胶比的降低是有限度的，极低的水胶比往往伴随着流动性的降低，如图1所示。
掺用超塑化剂后，在水胶比较低、胶结材料用量适中的情况下，可获得较大的工作度。
孔结构
下图反映了孔隙率与渗透性的关系
三、影响混凝土孔结构的因素
水灰比
水化龄期 水泥的矿物组成 养护条件
（一）水灰比
（二）水化龄期
（三）水泥的矿物组成
水泥熟料单矿物水化后，总孔隙率越低，凝胶 孔含量越多的组分，其分形维数越高，分形 维数大小顺序为C3s>C2s>C4AF>C3A，分 行维数越高，材料的凝胶孔越多，有害孔越 少。
（三）压力法 压力法(Pressure method)是在现场和实验室 最常用的新拌混凝土含气量测定方法。该法依据新 拌混凝土在给定压力下的体积变化，这个体积变化 被认为是完全由空气被压缩引起的，Boyle定律被用 来计算混凝土的含气量，在我国测定混凝土含气量 多用此方法，但不能给出气泡大小、气泡间距等参 数。
5 采用特殊工艺以达到“无孔” D．L．Roy教授用热压的方法，使水泥 浆体抗压强度达到600MPa，经热压后，可达 到几乎无孔隙。
五、混凝土孔检测的方法 （一） 压汞法 基于毛细孔中不润湿液体这一原理。它不仅可测 得大孔的比表面积，而且还可测样品的孔隙率及孔 径分布状况，操作简单、迅速，但该方法所得结果 受到诸多因素影响。对同一物质要注意以下几点： 1 实验用汞一定要纯净，加压介质要纯净，排除 气泡的干扰； 2 待分析的样品要经过干燥处理，表面清洗； 3 要保持分析条件的一致，如：用压力扫描法分 析时要用相同的扫描及升压速率。
谢谢 大 家
3 采用聚合物浸渍混凝土 聚合物进入混凝土中，可以填充混凝土的 孔隙，这不仅可以使混凝土的孔隙率降低,混 凝土的孔分布也将得到显著改善。
4 加强养护 加强养护，提高水泥的水化程度。水胶 比的大小决定了混凝土的初始孔隙率，而 水泥水化形成的水化产物可以填充这些孔 隙。显然，水泥的水化程度越高，所形成 的水化产物越多，它的填充作用也就越强。 因此，从改善混凝土的孔结构角度来说,加 强混凝土的养护使水泥有较好的水化条件的方法
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。
浅谈混凝土中的孔
浅谈混凝土中的孔学院：建筑与力学学院专业：结构工程姓名：***学号：S***********导师：***浅谈混凝土中的孔1.孔的分类 混凝土是一种多相、多组分、不均匀、不连续、离散性较大的材料，也即它是由固、液、气三相组成的一种复合材料。
早在1896年，法国Feret 最早提出的混凝土强度公式为 式中 C ，W ，A — 水泥、水、空气的绝对体积； R — 抗压强度；K — 常数。
由该公式可知，水与空气的含量大时，则强度低。
水与空气的含量决定了孔的含量。
可见，对孔的认识对于认识混凝土材料具有重大的意义。
在混凝土中，根据孔径尺度将孔分为以下四种：孔径大于103 nm ；孔径为102 — 103 nm ；孔径为10 — 102 nm ；孔径小于10 nm 。
细孔存在于水化硅酸钙凝胶(CSH)中，其中凝胶孔可再分为两种：存在于凝胶微晶内部的称为凝胶内孔，其孔径小于1.2 nm ；存在于凝胶微晶粒子之间的称为微晶间孔，其孔径为1.2-3.2 nm 。
还有存在于凝胶粒子之间的称为凝胶间孔，其孔径在3.2 nm 以上。
凝胶间孔在制作不善的情况下可变大，直到成为毛细孔，故又称为过渡孔。
吴中伟根据较多资料，按孔径对强度的不同影响，将混凝土中的孔分为四类： 无害孔 孔径小于20 nm ；少害孔 孔径为20 — 100 nm ；有害孔 孔径为100 — 200 nm ；多害孔 孔径大于200 nm 。
此外，混凝土中未水化的水泥石中也含有孔，水泥石中的孔分为两类，即毛细孔（直径为50—104 nm 、10—50 nm ）和凝胶孔（10—25 nm 、0.5—2.5 nm 、<0.5 nm ），毛细孔中包含大孔和中等孔,凝胶孔中包含细小毛细孔和凝胶孔。
2.孔的成因2.1混凝土中孔的成因在混凝土中存在着两种形式的孔，一种是连通孔；一种是封闭孔。
连通孔是拌和水留下的空间。
在混凝土拌和时，为了保证混凝土具有一定的工作性，需要加入2[]C R K C W A=++一定数量的水，混凝土凝结而形成初始结构时，这些水仍留在混凝土中，并占据一定的空间。
混凝土细观结构分析方法
混凝土细观结构分析方法混凝土是建筑和基础设施建设中常用的材料之一，其力学性能的研究对于工程结构的设计和安全评估至关重要。
混凝土的细观结构分析方法是研究混凝土性能的重要手段之一。
本文将介绍混凝土细观结构分析的方法及其应用。
一、混凝土细观结构混凝土是由水泥、骨料、细集料和水按一定比例混合而成的复合材料。
混凝土的细观结构由水泥石、骨料、孔隙和界面四个部分组成。
其中，水泥石是混凝土的主要胶结材料，其主要成分是水泥熟料和适量的矿物掺合料。
骨料是混凝土中的主要骨架材料，其主要成分为石子和砾石。
细集料是指粒径小于5mm的颗粒，包括砂、砾、碎石等。
孔隙是混凝土中的空隙，其大小和分布对混凝土的性能有很大的影响。
界面是指水泥石、骨料和细集料之间的接触面，其性质也对混凝土的性能有重要的影响。
二、混凝土细观结构分析方法1.扫描电镜技术扫描电镜技术是一种重要的混凝土细观结构分析方法。
通过扫描电镜可以观察混凝土微观结构的形态和组成，了解水泥石的结晶形态、孔隙分布和骨料的形貌、大小、形状等特征。
扫描电镜技术可以结合能谱分析技术对混凝土材料进行元素分析，进一步了解混凝土中各组分的含量和分布情况。
2.透射电子显微镜技术透射电子显微镜技术是一种高分辨率的混凝土细观结构分析方法。
透射电子显微镜可以观察混凝土中的微观结构和晶体结构，如水泥石中的C-S-H凝胶、Ca(OH)2、钙硅石等结晶体相。
透射电子显微镜还可以通过选区电子衍射技术对混凝土中的晶体结构进行分析，了解水泥石中的结晶形态和晶格参数。
3.核磁共振技术核磁共振技术是一种基于核磁共振现象的混凝土细观结构分析方法。
核磁共振技术可以对混凝土中的水泥石和水进行分析，了解水泥石的结构和孔隙水的分布情况。
核磁共振技术还可以对混凝土中其他组分进行分析，如骨料、细集料等。
4.原子力显微镜技术原子力显微镜技术是一种高分辨率的混凝土细观结构分析方法。
原子力显微镜可以观察混凝土中的微观结构和表面形貌，如水泥石的结晶形态、孔隙分布和骨料的形貌、大小、形状等特征。
磷渣细度对水泥石脆性和孔结构的影响研究
作 者简 介 ： 建峰 ， ， 士研 究生 ， 要 从 事建 筑 材 料研 究 。Ｅ—ｍ ｉ ｚａｇａ ｆ ｇｃ ｓ ａ ｃｍ 张 男 硕 主 ａ ：ｈｎｊ ｎｅ ｚ＠ ｉ ．ｏ ｌ ｉ ｎ ｎ
第 ２ ４期
张 建 峰 ， ： 渣 细 度 对 水 泥 石脆 性和 孔结 构 的 影 响 研 究 等 磷
磷渣 化 学成 分 测试 参 照 国家标 准 Ｇ ／ ６ ４ Ｂ Ｔ ６ ５—８ ６ 《 于 水 泥 中 的 粒 化 电 炉 磷 渣 》 根 据 Ｇ ／ １６ １ 用 ， Ｂ Ｔ ７ ７ — １ ９ 水 泥胶砂 强度 检验 方 法 》 备 磷 渣水 泥 体 系胶 ９ ９《 制
砂试 块 ， 在标 准条 件 下 养护 。试 验 采 用脆 性 系 数作 为
化 反 应 生 成 的 Ｃ — Ｓ — Ｈ 凝 胶 更 多 ， 化 产 物 联 结 也 水
更 紧密 ， 脆性 系 数 也 相 应 增 大 ； 磷 渣 掺 量 达 到 ６ ％ 当 ０ 时， 过量 的磷 渣并 不能 因二 次水 化反 应而 消耗 完 ， 且 而 充 当 了胶 凝 材料 ， 但联 结 能力不 能 与水泥 石相 比， 因此 强度 反 而降低 ， 性 系数减 小 。 脆
表 ５ 水 泥 石 孔 结 构 参 数
不能 提高水 泥 石 的脆 性 系数 ， 反而 使其 脆性 系数 降低 ， 但 当磷 渣 的 比表 面 积 达 到 ３ ０ ｍ ／ ｇ 同 时 磷 渣 掺 量 ５ ｋ ，
不高 时 ， 掺磷 渣 的水 泥石 早期脆 性 系数 较低 ， 但后 期 明 显增 大 ， 且随 着磷 渣 比表面 积 的增大 ， 而 脆性 系数 并 没
渣作 混凝土 掺和料 ， 不仅 可 以节约水 泥 ， 而且 可 以改善 混凝 土 的某 些性能 ， 具有 巨大 的环保效 益 和社 会效 益 。 由于水 泥石 的孔 隙率 、 孔分 布 、 的大小 和形状 以 孔
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。
混凝土孔结构与抗腐蚀性能的试验研究
混凝 土 是一 种 非均 匀 的、 元、 多 多孔 的 ， 液 、 三相 并 存 的复 合 固、 气
４ ｜ 普通硅酸盐水泥。细骨料和粗 骨料分别选择级配 良好 的中砂和 ２５ 碎石 ，粉煤灰采用安徽淮 南平于 电厂及郑州金龙源粉煤灰综合利用
ｙ ａ ｌ ＝ ＋ｂ Ｘ
（） １
式 中 ：一 混 凝 土 的 孔 隙 率 ， ｉ一 混凝 土 的 水胶 比 ｉ，一 试 验 ｖ ％ ｘ ａｂ
回 — 有 限 公司 的 Ｉ 粉 煤灰 ， 渣粉 为 安徽 朱 家 桥水 泥 有 限公司 生 产 。 级 矿 所 常数 ， 归结 果 如表 ２ ２所 示 。 ２２ 混 凝 土抗 腐 蚀 性 与 水胶 比的 关 系 设 计 强度 等 级 不 同 ， 掺 Ｉ 外 掺 化 学外 掺 剂有 减 水 剂和 引气 剂。 Ｃ ０混凝 土 采 用 的减 水 剂 为液 体 ５ 料 不 同的 混凝 土 抗腐 蚀 性 试 验 结 果见 表 ２ ３ 表 ２ ４ —， —。 状 的 ＡＤ Ａ一 ５ Ｖ １ ２型减 水 剂 ， 拌 和 时考 虑 相 应 的含 水 量 ； ２ 、 ３ 、 在 Ｃ ０ Ｃ ０ 表 ２ ３ 混 凝 土抗 压 抗 蚀 系数 的 影 响 — Ｃ ０混凝 土 采用 的减 水 剂 为粉 状 的花 王减 水 剂 。 据 总体 思 路 ， 行 ４ 根 进 不 同强 水胶 比 水 中 养 护 溶液 腐 蚀 抗蚀 系 水 中养 护 溶 液腐 蚀 抗 蚀 系 配合 比设计 ， 设计 时 要 注意 两 个 指标 ， 在 一是 新 拌 混凝 土 的坍 落 度 控 度 等 级 ０６ ５ ｄＭｐ ０ ／ ａ数 Ｋ ／ １ Ｏ ／ ａ １Ｏ ／ ａ数 Ｋ ／ ．６ ０ ／ ａ ５ ｄＭｐ ｐ％ ｄＭｐ ｄＭｐ Ｏ Ｏ ｐ％ 制在 １ ０ ４ ～侣０ ｍｍ ： 是 含气 量 控 制在 ５ ±１ 二 ％ ％。 １２ 试 验 方 案 针对 本 课题 研 究 的 内容 ， 择配 制 了 ４种 不 同 强 ． 选 度 （ ２ 、 ３ 、 ４ 、 ５ ） 混 凝 土 ， 有 不 同 的 水 胶 比 （．６ ０５ Ｃ ０Ｃ ０Ｃ ０ Ｃ ０ 的 具 Ｏ６ 、 ．、 ０３ 、 ． ）并 在 此 强度 前 提 下 分 别 掺加 复合 矿 物 掺 和 料 （ 中 简称 ８ Ｏ３ ， ２ 文 矿 物 掺 和料 ）化 学外 加 剂 （ 要作 用 是 使 混凝 土 有 一定 含 气 量 ） 同 、 主 及 时掺入这两种材料（ 双掺 ）从 而使混凝 土在强度大体相同情况下 ， ， 形 成 不 同 的孔 结构 。 配制 的不 同强 度 、 同 含气 量 的 混凝 土 进 行 孔结 对 不
混凝土孔隙分析实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在分析混凝土的孔隙特征，包括孔隙率、孔径分布、孔结构等信息，以评估混凝土的抗渗性、耐久性和强度性能。
通过对孔隙特性的研究，为混凝土材料的优化设计提供科学依据。
二、实验材料与设备1. 实验材料：- 水泥：普通硅酸盐水泥- 砂：中粗砂- 碎石：5-20mm碎石- 水：去离子水- 化学外加剂：减水剂2. 实验设备：- 混凝土搅拌机- 标准试模（100mm×100mm×100mm）- 振动台- 水泥净浆搅拌机- 压力试验机- 孔隙率测定仪- 扫描电子显微镜（SEM）- 激光散射仪三、实验方法1. 混凝土制备：按照实验设计要求，将水泥、砂、碎石、水及外加剂按照一定比例混合，在搅拌机上搅拌均匀后，倒入标准试模中，并在振动台上振动至表面平整。
2. 养护：将试模置于标准养护室中，养护至实验设计要求的龄期。
3. 抗压强度测试：将养护好的试块进行抗压强度测试，记录抗压强度值。
4. 孔隙率测定：利用孔隙率测定仪，测定混凝土试块的孔隙率。
5. 孔径分布分析：通过SEM和激光散射仪对混凝土试块进行观察和分析，获得孔径分布信息。
6. 孔结构分析：利用孔隙率测定仪和激光散射仪，对混凝土试块的孔结构进行分析。
四、实验结果与分析1. 孔隙率：实验测得混凝土的孔隙率为15.2%，表明该混凝土具有一定的孔隙率。
2. 孔径分布：通过SEM观察，发现混凝土孔径分布不均匀，存在大量微孔和少量大孔。
微孔主要集中在0.1-1.0μm范围内，大孔主要集中在1.0-10μm范围内。
3. 孔结构分析：混凝土孔结构主要为连通孔和封闭孔。
连通孔主要分布在0.1-1.0μm范围内，封闭孔主要分布在1.0-10μm范围内。
4. 抗压强度：实验测得混凝土的抗压强度为30MPa，表明该混凝土具有较高的抗压强度。
五、结论1. 本次实验所制备的混凝土孔隙率为15.2%，孔径分布不均匀，孔结构以连通孔和封闭孔为主。
2. 混凝土的抗压强度为30MPa，表明该混凝土具有较高的抗压强度。
混凝土中的微观结构研究方法
混凝土中的微观结构研究方法一、介绍混凝土的微观结构混凝土是一种由水泥、砂、骨料等组成的复合材料，其微观结构主要由水泥石、骨料、孔隙等组成。
混凝土中的微观结构对其力学性能和耐久性能有着重要影响。
因此，研究混凝土的微观结构是混凝土科学研究的重要方向之一。
二、混凝土中的微观结构研究方法1.扫描电子显微镜观察扫描电子显微镜(SEM)是一种高分辨率的显微镜，可用于观察混凝土中的微观结构。
通过SEM观察混凝土的表面形貌和微观结构，可以得到混凝土的孔隙分布、孔隙形态、骨料分布等信息。
同时，SEM还可以结合能谱分析等技术，对混凝土中的元素分布和化学成分进行分析。
2.透射电子显微镜观察透射电子显微镜(TEM)是一种高分辨率的显微镜，可用于观察混凝土中的微观结构。
通过TEM观察混凝土的薄片，可以得到混凝土中水泥石、骨料等组分的形态、结构和分布情况。
同时，TEM还可以结合电子衍射和元素能谱分析等技术，对混凝土中的晶体结构和化学成分进行深入研究。
3.X射线衍射分析X射线衍射(XRD)是一种分析晶体结构的方法，可用于研究混凝土中水泥石、矿物等的结构和组成。
通过XRD分析混凝土样品的衍射图谱，可以确定混凝土中的物相类型、相对含量和晶体结构等信息。
4.核磁共振成像核磁共振成像(NMRI)是一种非破坏性的成像技术，可用于观察混凝土中的孔隙结构和水分分布。
通过NMRI成像，可以得到混凝土中孔隙的大小、分布和连通性等信息，同时也可以观察混凝土中水分的分布情况。
5.压汞法测孔隙度压汞法是一种测量材料孔隙度和孔径分布的方法，可用于研究混凝土中的孔隙结构。
通过压汞法测量混凝土的孔隙度和孔径分布，可以得到混凝土中孔隙的大小、分布和连通性等信息。
6.红外光谱分析红外光谱分析是一种分析材料分子结构的方法，可用于研究混凝土中的水泥石和有机杂质等。
通过红外光谱分析混凝土样品，可以得到混凝土中水泥石的化学成分、结构和有机杂质的含量等信息。
三、结论混凝土中的微观结构对其力学性能和耐久性能有着重要影响，因此研究混凝土的微观结构是混凝土科学研究的重要方向之一。
孔隙结构
孔隙率的增大不利于混凝土的强度。一般
用经验法则来预测结果，空气含量增加1%，
强度下降5%左右，这仅是近似的预测，在
正常的含气量的范围内是有效的。
混凝土的耐久性是指混凝土在使用条件下 抵抗周围环境中各种因素长期作用而不破 坏的能力 混凝土的耐久性能主要包括抗渗、抗冻、 抗侵蚀、抗碳化、碱骨料反应等性能
混凝土中孔隙按其所处的位置可以分成三 类：水泥石的孔隙；骨料的孔隙；水泥石 和骨料交界面上的接触孔隙。 水泥基材料的孔系统：凝胶孔，特征尺寸 为0.5～l0nm的微观孔；毛细孔，平均半径 为5～5000nm的细观孔；由于故意带进空气 形成的大孔；由于不足够的密实形成的大 孔。
我国著名科学家吴中伟在1973年提出对混凝 土中的孔级划分和分孔隙率及其影响因素 的概念，根据不同孔径对混凝土性能的影 响分为无害孔级(<20nm )、少害孔级(20～ 50nm )、有害孔级(50～200nm)和多害级 (>200nm)，并提出：增加50nm以下的大孔， 减少100nm以上的孔，对混凝土的性能可大 大改善。
混凝土的抗渗性主要与其密实度及内部孔 隙的大笑和构造有关。
水灰比是反映混凝土密实程度的主要因素 之一，而混凝土密实度是抗氯离子扩散能 力的主要因素
混凝土的渗透性随总孔隙率的增加而提高， 但两者之间并不存在简单的函数关系 总孔隙率高的混凝土，渗透性不一定就高， 因为孔隙率相同的混凝土可以有不同的孔 径分布，而后者对渗透性的影响显著，即 渗透性的提高一个要素是孔的连通性，如 果孔不是连通的，虽然有较高的孔隙率， 渗透性也不高，比如引气混凝土，虽然孔 隙率较大，但混凝土内部是密闭气泡，并 切断了毛细管通道，显著提高了混凝土的 抗渗性。
浅谈混凝土中的孔
浅谈混凝土中的孔学院：建筑与力学学院专业：结构工程姓名:李东华学号：S0908*******导师：赵庆新浅谈混凝土中的孔1.孔的分类 混凝土是一种多相、多组分、不均匀、不连续、离散性较大的材料,也即它是由固、液、气三相组成的一种复合材料。
早在1896年，法国Feret 最早提出的混凝土强度公式为式中 C ，W ，A — 水泥、水、空气的绝对体积;R - 抗压强度；K — 常数。
由该公式可知，水与空气的含量大时，则强度低。
水与空气的含量决定了孔的含量。
可见，对孔的认识对于认识混凝土材料具有重大的意义.在混凝土中,根据孔径尺度将孔分为以下四种:孔径大于103 nm ；孔径为102 — 103 nm ；孔径为10 — 102 nm ；孔径小于10 nm 。
细孔存在于水化硅酸钙凝胶(CSH ）中，其中凝胶孔可再分为两种：存在于凝胶微晶内部的称为凝胶内孔，其孔径小于1.2 nm ；存在于凝胶微晶粒子之间的称为微晶间孔,其孔径为1.2-3.2 nm 。
还有存在于凝胶粒子之间的称为凝胶间孔,其孔径在3。
2 nm 以上。
凝胶间孔在制作不善的情况下可变大，直到成为毛细孔，故又称为过渡孔。
吴中伟根据较多资料，按孔径对强度的不同影响，将混凝土中的孔分为四类: 无害孔 孔径小于20 nm ；少害孔 孔径为20 — 100 nm ；有害孔 孔径为100 - 200 nm ；多害孔 孔径大于200 nm 。
此外,混凝土中未水化的水泥石中也含有孔，水泥石中的孔分为两类，即毛细孔（直径为50—104 nm 、10—50 nm ）和凝胶孔(10—25 nm 、0。
5—2。
5 nm 、〈0.5 nm ），毛细孔中包含大孔和中等孔,凝胶孔中包含细小毛细孔和凝胶孔。
2。
孔的成因2。
1混凝土中孔的成因在混凝土中存在着两种形式的孔，一种是连通孔；一种是封闭孔。
连通孔是拌和水留下的空间.在混凝土拌和时，为了保证混凝土具有一定的工作性，需要加入一2[]C R K C W A =++定数量的水，混凝土凝结而形成初始结构时,这些水仍留在混凝土中，并占据一定的空间。
水泥石孔径分布规范
水泥石孔径分布规范简介水泥石是建筑中常用到的材料，它具有良好的强度和耐久性。
其中的孔隙结构对水泥石的性能和耐久性起着重要的影响。
本文将介绍水泥石孔径分布规范，包括其定义、测量方法、分布特征和对水泥石性能的影响等内容。
定义水泥石的孔隙结构是指其中孔隙的尺寸和分布。
孔隙的尺寸可以用孔径来表示，孔径是孔隙的直径或等效直径。
水泥石的孔径分布是指不同孔径范围内的孔隙所占的百分比。
测量方法测量水泥石孔径分布的常用方法有压汞法、气体吸附法和水分膨胀法等。
•压汞法：通过将水泥石样品置于密闭容器中，加压注入水银，测量水泥石中的孔隙体积并计算孔隙分布。
•气体吸附法：利用吸附剂吸附水泥石中的气体，通过测量吸附剂与气体的相互作用来计算孔隙分布。
•水分膨胀法：将水泥石样品浸泡在水中，水分进入孔隙后膨胀，通过测量样品尺寸的变化来计算孔隙分布。
分布特征水泥石孔径分布的特征因水泥石的配比、硬化条件和孔隙生成机理等因素而异。
一般情况下，水泥石的孔隙分布可以分为以下几种类型：1.单峰分布：大多数孔隙尺寸集中在一个范围内，呈现出单峰分布的特征。
这种情况下，孔隙尺寸的分布主要受到水泥石本身微结构和硬化条件的影响。
2.双峰分布：部分情况下，水泥石的孔隙尺寸分布呈现出两个峰值，这可能是由材料中的两种不同孔隙结构引起的。
例如，水泥石中可能存在较大的孔隙和较小的孔隙，导致分布呈现双峰形态。
3.连续分布：少数情况下，水泥石的孔隙分布是连续的，没有明显的峰值。
这种情况下，水泥石中可能存在多种孔隙尺寸，缺乏集中分布的特征。
影响因素水泥石孔径分布的形态和特征受多种因素影响，包括水泥石的配比、硬化条件、添加剂和外界环境等。
1.水泥石的微结构：水泥石的微结构包括胶凝材料的颗粒形状、尺寸分布和胶凝反应程度等。
这些因素影响孔隙结构的形成和发展，进而影响孔径分布。
2.硬化条件：水泥石的硬化条件包括温度、湿度和养护时间等。
这些条件会影响水泥石中孔隙的形成和分布，从而影响孔径分布。
建筑材料5
1.根据工程的环境特点，合理选择水泥品种。 2.提高混凝土的密实度。 3.在水泥石结构的表面设置保护层。
硅酸盐水泥的特性及应用
– 凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于有早强要求 的工程。
– 抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。 – 耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较
ρ w =1.0 g/cm3。
影响材料吸水性的因素 材料的吸水率与其孔隙率有关，
更与其孔隙特征有关。因为水分是通 过材料的开口孔隙吸入并经过连通孔 隙渗入内部的。材料内与外界连通的 细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。
材料的吸湿性
材料的吸湿性是指材料在空气中吸收水分的性质
。用含水率Ｗh表示，其计算公式为：
密实度D计算：
式中： ρ——密度；
绝10对0%密。实材ρ料0—，—因材料ρ的0 =表ρ观，密故度密。实度D =1 或
大多数土木工程材料， ＜ 1 或 D ＜ 100%。
因
ρ0
＜ρ
，故密实度D
②材料的孔隙率
孔隙率指材料内部孔隙体积占材料总体积
的百分率 。孔隙率P计算：
孔隙率与密实度的关系 P+D=1 P小，f高，孔隙闭口，吸水性小，抗渗性、 抗冻性好。
m ——材料的质量，g 或 kg；
除开口孔隙外的体积 ：是指包括内部封闭 孔隙和实体体积的体 积。
工程中砂石 材料，直接 用排水法测 定此体积
③表观密度
表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质
量。按下式计算：
0Байду номын сангаас
m V0
式中：ρ0—材料的体积密度, g/cm3 或 kg/m3； m —材料的质量，g 或 kg；
水泥石的碳化深度与孔结构参数的关系
水泥石的碳化深度与孔结构参数的关系水泥石碳化是水泥石与二氧化碳反应形成碳酸盐的过程。
碳化深度是衡量水泥石受碳化影响的指标之一，它的大小与水泥石的孔结构参数密切相关。
本文将从孔结构参数的角度探讨水泥石碳化深度与孔结构参数之间的关系。
首先，孔结构参数是指水泥石中的孔隙特征，包括孔隙形态、孔隙分布、孔隙连通性等。
这些参数可以通过孔隙率、孔径分布、孔隙体积等指标来描述。
而孔结构参数对水泥石碳化深度的影响体现在以下几个方面。
首先，孔隙结构对二氧化碳的传输和扩散有重要影响。
水泥石中的孔隙可以起到传输二氧化碳的通道作用，而孔隙连通性较好的水泥石容易被二氧化碳渗透，进而促进碳化反应的发生。
因此，孔隙连通性较好的水泥石往往具有较大的碳化深度。
其次，孔直径和孔隙率对水泥石碳化深度也具有一定的影响。
孔径分布是评估水泥石孔隙特征的重要参数之一、孔径较小的水泥石更容易被二氧化碳渗透，因此，当水泥石的孔径分布中存在较多的细小孔隙时，其碳化深度可能较大。
另外，孔隙率也会影响水泥石的碳化深度。
孔隙率高的水泥石相对来说孔隙较多，与外界的二氧化碳接触面积较大，因此容易受到二氧化碳的侵蚀，碳化深度也会相应增大。
最后，孔结构参数还会受到其他因素的影响，如水泥配合比、水胶比等。
水泥配合比与水胶比对水泥石的孔结构有一定的影响，因为这些参数会直接影响水泥石的致密性和孔隙分布。
当水泥配合比较高或水胶比较大时，水泥石的孔隙分布较稠密，碳化反应相对较慢，碳化深度也会有所减小。
总结来说，水泥石的碳化深度与孔结构参数之间存在一定的关系。
孔隙连通性好、孔径较小、孔隙率较高的水泥石比较容易受到二氧化碳的侵蚀，其碳化深度较大。
而水泥配合比较高或水胶比较大的水泥石由于孔隙分布较稠密，碳化反应较慢，碳化深度可能会减小。
因此，在设计和使用水泥材料时，可以通过控制水泥石的孔结构参数来调节碳化深度，以提高水泥材料的耐久性和使用寿命。
混凝土细观结构表征标准
混凝土细观结构表征标准一、引言混凝土是目前建筑工程中应用最广泛的建筑材料之一，其性能直接影响到建筑物的安全、耐久、美观等方面，因此对混凝土的质量控制十分重要。
混凝土的性能受多种因素影响，其中混凝土的细观结构是影响混凝土性能的重要因素，因此对混凝土细观结构的表征标准的建立具有重要的意义。
二、混凝土细观结构的表征1. 混凝土中的孔隙结构混凝土中的孔隙结构是混凝土细观结构的重要组成部分，孔隙结构的大小、形状、分布等特征对混凝土的力学性能、渗透性能、耐久性能等方面都有影响。
因此，对混凝土中的孔隙结构进行表征是混凝土细观结构表征的重要内容。
孔隙结构的表征方法主要有：显微观察法、水吸收法、压汞法、气体吸附法等。
其中，显微观察法是一种直接观察混凝土中孔隙结构的方法，可以通过扫描电镜、透射电镜等方法观察混凝土中的孔隙结构。
水吸收法是一种通过将混凝土浸泡在水中，观察混凝土吸水的速度及吸水量来表征孔隙结构的方法。
压汞法是一种通过在混凝土中注入汞，测量汞注入混凝土的压力来表征孔隙结构的方法。
气体吸附法是一种通过将气体吸附在混凝土表面，测量吸附气体的量来表征孔隙结构的方法。
2. 混凝土中的水泥石结构水泥石是混凝土中最主要的胶凝材料，其结构特征对混凝土的性能有着重要的影响。
水泥石的结构主要包括晶体结构、无定形结构和孔隙结构三个方面。
水泥石的晶体结构可以通过X射线衍射、核磁共振、红外光谱等方法进行表征，通过分析晶体结构可以了解水泥石的成分、结晶度、晶体尺寸等参数。
水泥石的无定形结构可以通过拉曼光谱、核磁共振等方法进行表征，通过分析无定形结构可以了解水泥石的化学成分、链长、交联度等参数。
水泥石的孔隙结构可以通过气体吸附法、压汞法、水吸收法等方法进行表征，通过分析孔隙结构可以了解水泥石的孔隙度、孔径分布、孔隙连通性等参数。
3. 混凝土中的骨料结构骨料是混凝土中的主要骨架材料，其结构特征对混凝土的力学性能、耐久性能等方面有着重要的影响。
不同盐腐蚀环境下混凝土孔结构研究
目前重大工程混凝土开裂行为、耐久性和服役寿命等已引起国内外混凝土工程界和科学界的密切关注，也是当今困扰重大基础设施建造的世界性难题[1]。
混凝土耐久性研究越来越关注工程的使用环境，大量实际工程调研结果表明，腐蚀环境下混凝土结构的耐久性劣化主要原因为氯盐、硫酸盐、镁盐等盐类侵蚀及干湿循环作用[2,3]。
而腐蚀离子主要通过混凝土内部孔隙向混凝土内部侵蚀，混凝土内部孔结构直接决定腐蚀离子向混凝土内部的传输过程。
研究混凝土在不同腐蚀环境下内部孔结构变化规律，对研究混凝土抗腐蚀性能有重大指导意义，从一定层度上能够反映混凝土的耐久性能。
根据材料的本构关系，混凝土作为一个多孔体系材料，它的任何性能都取决于自身的组成和结构，混凝土的耐久性问题也不例外。
因此从多孔材料的孔结构出发来探讨耐久性破坏的过程是非常有必要的[4]。
1原材料与配合比设计试验所用原材料为金宁羊P•Ⅱ42.5R级水泥；镇江谏壁Ⅰ级粉煤灰(FA)；比表面积为478m2/kg 的磨细矿渣(SL)；JM—PCA高效减水剂；细度模数为2.90的赣江中砂；5～25mm连续级配石灰岩碎石。
混凝土的配合比设计基于崇启大桥的承台大体积混凝土，设计强度等级为C35，由于不同建筑结构不同部位的功能不同，同时考虑到混凝土的不同应用结构部位或环境，从降低水化热、减少化学和干燥收缩、提高抗裂性能和改善混凝土不同盐腐蚀环境下混凝土孔结构研究Pore structure o f the concrete under the different salt corrosive environment何宏荣1 王逵明2 王 伦1,3 庞超明3 秦鸿根3(1 江苏省交通科学研究院股份有限公司，江苏 南京 211112；2 新疆交通建设管 理局，新疆 乌鲁木齐 830049；3 东南大学 材料科学与工程学院，江苏省土木工程材料重点实验室，江苏 南京 211189)摘 要：采用压汞法测试硬化后混凝土 的孔结构参数，以不同腐蚀环境下腐蚀前后混凝土的孔结构为研究对象，以基准混凝土作对 比，研究了矿物掺合料对混凝土孔结构及其抗腐蚀性能的影响，探 讨混凝土在不同盐腐蚀环境下孔结构在 腐蚀前后的关系。
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2.3 X射线小角度散射法 射线小角度散射法
X射线小角度散射法（缩写为SAXS），此法 射线小角度散射法（缩写为 ），此法 射线小角度散射法 ）， 可在常压下测定材料（ 可在常压下测定材料（20~300）﹡10-10m ） 的细孔孔径分布。 的细孔孔径分布。 用SAXS测定材料比表面积或孔结构，不要求 测定材料比表面积或孔结构， 测定材料比表面积或孔结构 对试样进行去气和干燥处理， 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。 意湿度下试样的孔结构。
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二、水泥石孔结构的 测定方法
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主要测定方法 主要测定方法
1.泵压力法 2.等温吸附法 3.X射线小角度散射法
2.1 泵压力法
泵压力法（又叫压泵法） 泵压力法（又叫压泵法）主要是根据压入孔系 统中的水银数量与所加压力之间的函数关系， 水银数量与所加压力之间的函数关系 统中的水银数量与所加压力之间的函数关系， 计算孔的直径和不同大小孔的体积。 计算孔的直径和不同大小孔的体积。 泵压力测孔法最适合于平均半径为15﹡10-10 泵压力测孔法最适合于平均半径为 ﹡ m~100um范围的孔。 范围的孔。 范围的孔 泵压力法所用试样需进行干燥 干燥， 泵压力法所用试样需进行干燥，而干燥有可能 引起结构不可逆变化。 引起结构不可逆变化。但测定结果与冰冻蔓延 未经干燥）结果相符。 法（未经干燥）结果相符。
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三、水泥石孔结构对水泥 石的影响及机理分析 石的影响及机理分析
以两个方面为例 渗透性 强度
孔结 构
4.1 孔结构与水泥石渗透性关系
一般而言，水泥的渗透性随总孔隙率的增加而提高， 一般而言，水泥的渗透性随总孔隙率的增加而提高， 但两者之间并不存在简单的函数关系。 但两者之间并不存在简单的函数关系。总孔隙率高 的水泥， 渗透性不一定就高， 的水泥， 渗透性不一定就高， 因为孔隙率相同的 水泥的孔径分布不一定相同， 孔径分布不一定相同 水泥的孔径分布不一定相同，毛细孔的微孔势能大 于重力场势能，对渗透性能的影响较大。 于重力场势能，对渗透性能的影响较大。通常情况 毛细孔通过凝胶孔相互连接，孔隙率较高时， 下，毛细孔通过凝胶孔相互连接，孔隙率较高时， 毛细孔相互连接，形成贯通的网状结构。 毛细孔相互连接，形成贯通的网状结构。
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研究内容
孔径分 布 孔隙率 水泥 石孔 结构
孔形貌
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孔结构包括三个方面的内容
①孔隙率指整个水泥石结构中孔隙所占的百分比。 孔隙率指整个水泥石结构中孔隙所占的百分比。 指整个水泥石结构中孔隙所占的百分比 孔径分布是指不同孔径孔的分布情况 是指不同孔径孔的分布情况， ②孔径分布是指不同孔径孔的分布情况，水泥石 中孔径分布的差异也会显著地影响水泥石的性能。 中孔径分布的差异也会显著地影响水泥石的性能 。 孔形貌即指水泥石中孔的形态 即指水泥石中孔的形态。 ③孔形貌即指水泥石中孔的形态。
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孔结构研究进展
首先，在1980年第七届国际水泥化学会议 上，F.H.Wittmann教授提出了“孔隙学”的概 念，把混凝土中孔结构的研究范围扩展到 了孔径分布( 或孔级配) 以及孔的形态等方 面。
孔结构体形参数的测试技术
目前常用的水泥石孔结构测试技术包括：光学法、 目前常用的水泥石孔结构测试技术包括：光学法、等 温吸附法、 射线小角度散射法、压汞法等 温吸附法、X- 射线小角度散射法、压汞法等。 Kyoji Tanakaa 等选择镓（Ga）作为浸入液体， 等选择镓（ ）作为浸入液体， 同时结合电子探针图象分析技术 电子探针图象分析技术（ 同时结合电子探针图象分析技术（EPMA）揭示孔 ） 的位置和形状。 的位置和形状。 M.K. Head 等采用激光扫描共焦显微镜来研究硬化 水泥石细孔结构的3D 图象，光学分辨率可以达 图象， 水泥石细孔结构的 1µm，可以观察多孔的集料界面、微裂纹、毛细孔 ，可以观察多孔的集料界面、微裂纹、 和气孔。 和气孔。 A.B.Koudriavtsev 等采用核磁共振技术研究孔隙 等采用核磁共振技术 核磁共振技术研究孔隙 率和孔尺寸分布。 率和孔尺寸分布。 此外，还有一些学者采用扫描电镜的背散射图象分析 此外，还有一些学者采用扫描电镜的背散射图象分析 技术来研究孔结构 来研究孔结构。 技术来研究孔结构。
孔结构的分形特征
美籍数学家曼德布罗特首先提出分形的概念。 美籍数学家曼德布罗特首先提出分形的概念。 随着研究的深入，有些学者采用分形理论 分形理论来研究孔结构特 随着研究的深入，有些学者采用分形理论来研究孔结构特 揭示水泥石宏观物理现象的本质， 征，揭示水泥石宏观物理现象的本质，不同的分形维数分 别从不同角度来描述混凝土孔结构，对具体问题要分析哪 别从不同角度来描述混凝土孔结构， 些参数起主要作用，然后建立合适的分形模型， 些参数起主要作用，然后建立合适的分形模型，取得了很 好的效果， 好的效果，如：唐明认为断面孔隙形貌的分形维数能直接 用于描述孔隙的复杂程度； 用于描述孔隙的复杂程度；广西大学尹红宇 用孔隙体积 分形维数和孔轴分形维数来揭示混凝土材料宏观物理现象 的本质。华南理工大学韦江雄建立了分形模型来模拟水泥 的本质。 浆体的空间结构，推导出孔体积分形维数D 和孔隙率P、 浆体的空间结构，推导出孔体积分形维数 和孔隙率 、 孔径分布的关系式。 孔径分布的关系式。所以用分形科学分析评价混凝土材料 一系列特征，研究材料的组成、结构与破坏机制， 一系列特征，研究材料的组成、结构与破坏机制，描述微 观尺度下的精细结构、 观尺度下的精细结构、细观层次下的力学行为及宏观领域 表现的自相似特征是十分有效的。 表现的自相似特征是十分有效的。
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水泥与水泥混凝土课题讨论
学 院：公路学院 专 业：交通运输工程 组 次：第四组 小组成员： 小组成员：赵晓康 郭 蕊 杜小虎 郝清珍 刘 兵 孙岩平 袁 鹏 刘 斌 张小强
2012.05.07
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基本概念
水泥混凝土是由粗骨料、细骨料、水泥水化产物、未水化 水泥颗粒，游离水和结晶水等液体，以及气孔和裂隙中的 气体所组成的复合胶凝材料。其中硬化的水泥混凝土中的 数量不同、大小不等的气孔，包括成型时残留气泡、水泥 浆体中的毛细孔和凝胶孔、接触处的孔穴及水泥浆体的干 燥收缩和温度变化而引起的微裂纹等，它们都是混凝土显 微结构的重要组成部分。一般认为原生的胶孔、毛细孔及 早期非受力变形所造成的微裂缝等是混凝土原生固有缺陷， 而这些缺陷是水泥混凝土总体宏观性能行为的根源。
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， 多孔材料中控制强度的主要因素是孔结构，孔结 孔结构 构中简单而重要的参数是孔隙率 孔隙率。 世纪末， 构中简单而重要的参数是孔隙率。 19世纪末， 世纪末 Feret提出混凝土强度和孔隙率的关系式为： 提出混凝土强度和孔隙率的关系式为： 提出混凝土强度和孔隙率的关系式为
与泵压力法相比较，二者所测孔分布在较大孔 与泵压力法相比较，二者所测孔分布在较大孔 处较接近，而在小孔处， 处较接近，而在小孔处，则SAXS法所测孔穴 法所测孔穴 比泵压力法所测结果大得多。 比泵压力法所测结果大得多。原因是泵难以进 入大量封闭孔和墨水瓶孔的陷入部分； 入大量封闭孔和墨水瓶孔的陷入部分；水灰比 越低，泵越难进入，则所测不出的孔径就越大。 越低，泵越难进入，则所测不出的孔径就越大。 而SAXS法在大孔区域由于干涉效应和仪器精 法在大孔区域由于干涉效应和仪器精 度所限，会产生较大误差。所以SAXS适于测 度所限，会产生较大误差。所以 适于测 以下的孔。 定300﹡10-10m以下的孔。 ﹡ 以下的孔
2.2 等温吸附法
气体吸附在固体表面，随着相对气压的增加， 气体吸附在固体表面，随着相对气压的增加， 会在固体表面形成单分子层和多分子层， 会在固体表面形成单分子层和多分子层，加上 固体中的细孔产生的毛细管凝结， 固体中的细孔产生的毛细管凝结，可计算固体 比表面积和孔径。 比表面积和孔径。 常见的吸附法所采用的气体为氮气、环乙烷、 常见的吸附法所采用的气体为氮气、环乙烷、 水蒸气还有异丙醇等等。 水蒸气还有异丙醇等等。 用不同的气体对浆体进行吸附法测孔， 用不同的气体对浆体进行吸附法测孔，与水灰 的关系有差别。 比的关系有差别。 吸附法，尤其是氮气吸附的方法， 吸附法，尤其是氮气吸附的方法，通常用于测 的孔。 定（5~350）﹡10-10m的孔。 ） 的孔
孔级分类
Jawed 等人对混凝土中的孔结构进行研究后，将孔 等人对混凝土中的孔结构进行研究后， 结构划分为：大孔和毛细孔， 结构划分为：大孔和毛细孔，而毛细孔又进一步划分 大孔、间隙孔和微孔。 为大孔、间隙孔和微孔。 日本的近藤连一和大门正机在第六届国际水泥化学会 上从更微观层次提出将水泥石中的孔分为： 上从更微观层次提出将水泥石中的孔分为：凝胶微晶 内孔、凝胶微晶间孔（凝胶孔） 凝胶粒子间孔（ 内孔、凝胶微晶间孔（凝胶孔）、凝胶粒子间孔（或 称过渡孔） 毛细孔或大孔。 称过渡孔）、毛细孔或大孔。
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、 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—— ），建立孔结构 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， 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。 料的宏观性能进行控制和优化。
Powers T C根据大量的实验的结果，建立了 根据大量的实验的结果， 根据大量的实验的结果 水泥石的强度比与胶孔比 胶孔比（ ）的关系如下： 水泥石的强度比与胶孔比（X）的关系如下：
研究意义
水泥水化硬化之后所形成的硬化体（水泥石） 水泥水化硬化之后所形成的硬化体（水泥石） , 是一种不均匀的多孔材料 它胶结各种粗细骨料构 是一种不均匀的多孔材料 不均匀的多孔材料, 成了现今最主要的建筑材料——混凝土。这种多孔 混凝土。 成了现今最主要的建筑材料 混凝土 材料的物理性能与其内部的孔结构有着非常密切的 关系。例如: 水泥石孔结构能直接影响其强度 强度、 关系。例如 水泥石孔结构能直接影响其强度、渗 透性、抗冻性、耐蚀性、湿张干缩、 透性、抗冻性、耐蚀性、湿张干缩、蠕变以及热性 等一系列性能。同时, 能等一系列性能。同时 外部介质对水泥石的作用 以及水泥本身固有的反应, 以及水泥本身固有的反应 都会引起其内部结构的 变化。例如: 冻融循环、高温作用、 变化。例如 冻融循环、高温作用、环境温度的变 化以及水泥自身水化的过程都能使水泥石孔结构产 化以及水泥自身水化的过程都能使水泥石孔结构产 生显著的变化。 生显著的变化。因此研究水泥石孔结构具有十分重 要的意义。 要的意义。