椿哥-第三章
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
§3 混凝土结构形成与基本性能
“硬化水泥和混凝土的许多力学性能似乎主要取决于
胶体状水化产物的物理结构而较少取决于硬化水泥的化
学组成”。
3.1 硬化水泥浆体的结构
1. 特点
⑴ 包括了固、液、气（孔）三相；
⑵ 从宏观、细观到微观观察，水泥石都是不均匀的； ⑶ 硬化水泥浆体结构随条件而变化；
⑷ 其结构随应用时间而变化。
是六角棱柱晶体，但长径比很大，大约10×0.5μ m，故在显
微镜下常看到的是针状晶体（图5）。
· 在适宜的水化条件下，水泥浆体中生成的单硫型水化硫
铝酸钙（3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O）能形成发育较完好的六
方板状AFm，但多数情况下形成结晶差的AFm，并与C-S-H紧密
地生长在一起。
图 5 钙矾石 SEM 照片
dr dt
μ— 称为塑性粘度（结构粘度），以区别于牛顿液体的粘度系数η。
2. 工作性试验方法 ⑴ 坍落度试验 （图12）
测定混凝土拌合物的稠度大小、评价新拌混凝土的变
形性能或抵抗流动变形性能的试验方法。 ⑵ 维勃稠度试验 （教材 图3.16） 适用于测定干硬性混凝土的工作性。能弥补坍落度试 验对低流动性拌合物灵敏度不够的不足。
2. 硬化水泥浆体中的固相 ⑴ C-S-H 凝胶 （水化硅酸钙）
· 水化硅酸钙没有固定的组成，因此不能用化学计量的
分子式表达，而以C-S-H来代表，常用C/S比和H/S比来 表示它的组成。 · 水化硅酸钙的颗粒细小，在1 nm～1μm左右，属胶 体尺寸范围，因此称之为凝胶（图1、2）。
· C-S-H凝胶体的确切结构尚不清楚，但目前已建立了
3.2 界面过渡区（界面层）
1. 过渡区的结构 · 在新捣实的混凝土中，沿集料周围包裹了一层水膜 （厚度约几个μm）使贴近集料表面的W/C大于混凝土的 主体。 · 由于该区域W/C大，孔隙较大，为晶体生长提供了更
多的空间，水化产物的结晶尺寸比水泥浆本体中的晶体
要大（图7）。 · 这些晶体呈择优取向，即在该区域内富集与定向生
长（见图8、9），造成裂纹传布的有利条件。
图7
界面过渡区结晶良好的CH及其它水化物
图8
混凝土界面过渡区模型（1）
图 9 混凝土界面过渡区模型（2）
2. 过渡区的强度 过渡区的强度主要取决于三个因素：①孔的体积和 孔径大小；②氢氧化钙晶体的大小与取向层；③存在的 微裂缝。 ·大尺寸CH晶体粘结力较小，其取向层结构为劈裂拉 伸破坏提供了有利的条件。 ·除①、②因素外，微裂缝的存在是过渡区强度低的 主要原因。（集料的粒径及其级配，水泥用量，W/C， 养护条件，混凝土表里的温、湿度差，离析泌水等因素
① 在炎热季节采取措施降低集料温度和拌合水温；在
干燥条件下，采取措施防止水分过快蒸发。 ② 考虑采用矿渣水泥或掺加粉煤灰等矿物掺合料。 ③ 选择经时损失小的高效减水剂，同时掺加缓凝剂或 引气剂（或两者都掺）。
4. 粘聚性（离析与泌水）
粘聚性（也称稳定性）指混凝土拌合物保持其组成
材料粘集在一起，抵抗分离的能力。
离析有两种形式： ① 粗集料颗粒从拌合物中分离，即粗集料与砂浆相互
分离。（见图14）
② 水和水泥浆从拌合物中分离出去，即泌水。（见图15）
图 14 混凝土分层离析结构示意图
（Ⅰ） 外分层
（Ⅱ） 内分层
拌合物理想状态
（ 图 15 ）
拌合物严重泌水离析
减少泌水的主要措施：
① 改善集料级配，适当提高砂率或采取颗粒细一些
⑴ 胡克弹性固体模型
的理想材料 τ＝ G r
表示具有完全弹性
⑵ 牛顿液体模型
想材料
表示只具有粘性的理
dr dt
τ＝ η
⑶ 圣维南（stv）塑性固体模型 τ＝ τ0
表示超
过屈服点后只具有塑性变形的理想材料
通常，混凝土拌合物接近于一般宾汉姆体。
图 11 宾汉姆体流变模型
宾汉姆体流变方程：
τ＝τ0＋μ
的砂。 ② 掺加矿物掺合料，如Ⅱ级以上粉煤灰等。 ③ 在W/C一定的条件下，适当增大一些水泥用量 。 ④ 掺加适量引气剂。（经验表明，引气能减少泌 水，但其机理还不太清楚。）
3.3.2 硬化混凝土性能 1. 强度
工程材料的强度通常被定义为抵抗外力不受破坏的能力。
⑴ 孔隙率与强度的关系 Powers在其发表的经典著作中已阐明：不论龄期、原始
名称及分类 毛细孔 大孔 中等孔 细小毛细孔 （凝胶孔） 凝胶孔 直 径（nm） 50～104 10～50 2.5～10 0.5～2.5 ＜0.5 对水作用 容积水 产生中等表面张力 产生强表面张力 强吸附水 包含在结构内的水 对水泥石性质的影响 强度、抗渗性变差 同上，高温下收缩 在RH＝50%时收缩 收缩、徐变 收缩、徐变
经常不易见到针状钙矾石，而代之以六方片状AFm晶体。
· AFt相虽然形成量不多（只占水泥石重量的百分之
几），却对硅酸盐水泥的凝结和早强起重要作百度文库。
3. 水泥石中的液相 · 已硬化的水泥浆体中仍然存在液体，按水的状态一般分为可 · 水泥石中的水并非纯水，而是为其它离子所饱和的液体，其 例如： 若液相中OH－浓度高，对钢筋保护起良好作用；对活性集料 则有可能引起碱－集料反应。 · 当水泥石失去自由水时，不会引起体积变化，而细小毛细孔
⑶ 坍落扩展度试验
（图12）
在测定坍落度的同时，测定扩展后圆形试料的长径和 短径并求其平均值，作为坍落扩展度值。
混凝土坍落度试验示意图
（ 图 12 ）
混凝土扩展度检测
图 13 混凝土流变仪
T＝g＋hN 式中 T — 扭矩 N — 转速 g 、h — 常数,相当于τ 0、μ
3. 影响新拌混凝土工作性的主要因素 ⑴ 用水量与高效减水剂 使新拌混凝土具有流动性的根本因素是水泥浆，
凝胶孔
· 毛细孔的尺寸和体积与新拌水泥浆体的W/C和水化程度有关； 凝胶孔尺寸仅几个纳米，凝胶孔约占凝胶总体积的28%。
图 6 水泥硬化浆体结构示意图
实心圆点—凝胶体颗粒（凝胶的尺寸是放大了的） 颗粒间空隙—凝胶孔 标有C的空间—毛细孔
综上所述，硬化水泥浆体结构可分为三大部分：首
先要考虑的是硬化浆体中固相组分的显微结构，其次是
而影响水泥浆流动性的因素是水泥浆中水泥的浓度
（水灰比）和外加剂。 ⑵ 集料配比与集料性质 指新拌混凝土中集料总量、粗细集料的比例和集 料的性质对工作性的影响。
⑶ 水泥和掺合料特性
⑷ 温度的影响
⑸ 坍落度经时损失（温度和时间对流动性的影响） 指混凝土拌合物的坍落度值，随搅拌后时间的延长 逐渐减小的现象。 减缓坍落度损失的措施：
是层状的、由各CH片状结晶重叠而成的晶簇（见图4）。
· CH在水泥石固相中约占20～25%。由于表面积小，还 可能形成层状结构，出现解理面处的最薄弱环节，这将
导致水泥石力学性能的减弱。
图 4 水泥石中CH晶体簇
⑶三硫型水化硫铝酸钙（AFt）和单硫型水化硫铝酸钙（AFm）
· 钙矾石（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）在水化水泥浆体中
蒸发水（如凝胶水、毛细水）和非蒸发水（如结晶水、结构水）。
浓度与水化过程和水化产物有关。同时这也对混凝土性能有影响，
（5～50nm）中的水失去会导致水泥石的收缩。
· 吸附于凝胶体表面的吸附水受外界相对湿度的影响较大，当 RH＜30%时，吸附水大部分会逸去，同时引起水泥石的收缩。
4. 硬化水泥浆体的孔隙和孔结构 · 这是水泥石的重要组成之一，孔结构的概念包含： 总的孔隙量（常称孔隙率）、孔径大小分布、孔的形 貌等。 水泥石中孔的分类
⑵ 影响混凝土强度的主要因素 ① 水灰比与强度的关系 混凝土的强度取决于其组成相 — 硬化水泥浆体、界 面过渡区和集料强度的综合效应，而其中前两者的强度 均直接与水泥强度有关。因此，水泥的强度与混凝土强
度有最直接最密切的关系：
fc ＝ fce［A（C/W）－ B］ 式中，fc— 混凝土28d抗压强度；fce— 水泥28d抗压强度； C/W — 灰水比 ； A、B — 经验常数。
多种结构模型（见图3）。其强度产生的原因有待搞清， 它可能存在两种类型的内聚结合：①物理吸引（范德华
引力）；②化学键。
图1
C-S-H凝胶的不同形貌
(a) 纤维状结合成蜂窝状
(b) 等大圆粒子
图2
C-S-H凝胶的网状形貌（SEM照片）
· 水泥石中C-S-H凝胶占体积的50～75%，对硬化水泥 浆体的性质起重要作用。
图 3 C-S-H 凝胶三种结构模型示意图
⑵ 氢氧化钙（CH）
· Ca(OH)2 是C3S、C2S水化时析出的产物，具有固定 的化学组成，是结晶完好的六方柱晶体。 · CH往往在水所填充的颗粒间隙中析晶长大。在生长 过程中如遇到其它颗粒的阻碍，则会在其周围生长，并 把该颗粒包围。 · CH的形状和尺寸与多种因素有关，随生长环境不同， CH可以形成扁平六方大晶粒，细长的、薄的晶粒，或者
· AFt相中的32个H2O是处于三种状态，即参与结构的OH－ 和结晶H2O以及柱状结构沟槽中的H2O分子。在高温（＞ 70℃)下AFt会脱水，脱水顺序为：先沟槽水、后结晶水、最 后结构水。其结构就此遭破坏。
· AFt在热力学上是不稳定的，会随液相中SO42－、Al3＋ 和Ca2＋的浓度变化而转化。当液相中SO42－和Ca2＋不足 时,AFt就转变为单硫型水化硫铝酸钙，这时结晶形态也 转化为薄六方板状，同时使水泥石的性能降低。 · 在硅酸盐水泥中，由于所加入的石膏量不足以使铝酸 盐、铁铝酸盐完全生成为AFt，因此，在成熟的水泥石中
都会影响裂缝的产生及其数量。）
·由于混凝土界面过渡区存在以上三个因素，故其强 度低于水泥浆本体，成为混凝土的薄弱环节（见图10）。
图 10
混凝土界面过渡区显微硬度分布
3. 过渡区对混凝土性能的影响 · 由于过渡区结构的强度低于水泥石本体和集料相， 因此，会使混凝土在承受比水泥石和骨料低得多的应力 作用下发生破坏。 · 由于过渡区存在着微裂缝，在拉伸荷载作用下，微 裂缝的扩展比压荷载更为迅速。因此，混凝土的抗拉强
度远低于抗压强度，并且呈脆性破坏。
· 由于过渡区存在孔隙和微裂缝，因此，混凝土的抗 渗性比水泥石和水泥砂浆都差。这种易透气和透水性对 钢筋防锈也有不良影响。
经研究，我们知道：W/C、集料矿物的性质、水泥的强
度、掺加高效减水剂等都会影响界面过渡区的性能。除此之 外，还有以下改善界面过渡区性能的途径： ① 骨料表面形态（表面特征） 对于同种骨料，表面形态比其岩相特征对粘结强度的影
响更大。
② 掺优质粉煤灰、硅灰 细粉煤灰（420 m2/kg）、硅灰有助于粘结强度的发展， 因为它们填充了原界面处较大的孔隙，减少了大的CH晶体的 富集。
③ 骨料表面预处理
采用特种试剂与方法对骨料表面进行处理，使其
表面活化并能与水泥浆体发生反应。如用明矾溶液、 明矾与水玻璃溶液、酸化硅酸钠溶液等对惰性骨料 进行预处理。 ④ 集料裹浆工艺（SEC）
将混凝土用水量分两次投入搅拌，第一次加入的
W’与水泥形成的低W’/C浆体，包裹集料颗粒，降低
了过渡区的水灰比，以改善过渡区的结构与性能。
⑤ 蒸压养护工艺
3.3 混凝土的基本性能
3.3.1 混凝土拌合物（混合料、新拌混凝土）性能 1. 工作性（和易性） 指混凝土拌合物从搅拌开始到抹平整个施工过程 中易于运输、浇筑、振捣，不产生组分离析，容易抹 平，并获得体积稳定、结构密实的混凝土的性质。 工作性的全部涵义应当是：流动性＋可塑性＋稳 定性＋易密性，四者缺一不可。工作性是混凝土拌合 物的一种综合性能，主要包含以下两个组成部分： 流动性 表示拌合物在自重或外力的作用下，易 于流动、填充模板的难易程度。 粘聚性 说明拌合物在运输、浇筑、振捣过程不 容易离析分层和泌水的性能。
孔系统，最后是硬化浆体中的水所处的状态。 硬化水泥浆体的性能，主要取决于这三者组成的性
质、相对含量及它们之间的相互作用。
问题：① 水泥用量、W/C和水化龄期均相同，为何水泥 砂浆的强度比混凝土高？ ② 当集料粒径增大时，为何混凝土强度会降低？ ③ 即使集料非常致密，为何混凝土的抗渗性比相 应的水泥浆体低一个数量级？
水灰比或水泥特性如何，波特兰水泥浆体强度随着水化产
物的固体体积与水化产物有效空间之比（固空比）的增加 而增长，并提出了如下经验公式： Rc＝A xn
式中 Rc — 水泥浆体抗压强度；
A — 孔隙率为零时的水泥浆体本征（固有）强度； x — 固空比（胶空比）； n — 常数，取决于水泥的特性，在2.5～3.0之间。
“硬化水泥和混凝土的许多力学性能似乎主要取决于
胶体状水化产物的物理结构而较少取决于硬化水泥的化
学组成”。
3.1 硬化水泥浆体的结构
1. 特点
⑴ 包括了固、液、气（孔）三相；
⑵ 从宏观、细观到微观观察，水泥石都是不均匀的； ⑶ 硬化水泥浆体结构随条件而变化；
⑷ 其结构随应用时间而变化。
是六角棱柱晶体，但长径比很大，大约10×0.5μ m，故在显
微镜下常看到的是针状晶体（图5）。
· 在适宜的水化条件下，水泥浆体中生成的单硫型水化硫
铝酸钙（3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O）能形成发育较完好的六
方板状AFm，但多数情况下形成结晶差的AFm，并与C-S-H紧密
地生长在一起。
图 5 钙矾石 SEM 照片
dr dt
μ— 称为塑性粘度（结构粘度），以区别于牛顿液体的粘度系数η。
2. 工作性试验方法 ⑴ 坍落度试验 （图12）
测定混凝土拌合物的稠度大小、评价新拌混凝土的变
形性能或抵抗流动变形性能的试验方法。 ⑵ 维勃稠度试验 （教材 图3.16） 适用于测定干硬性混凝土的工作性。能弥补坍落度试 验对低流动性拌合物灵敏度不够的不足。
2. 硬化水泥浆体中的固相 ⑴ C-S-H 凝胶 （水化硅酸钙）
· 水化硅酸钙没有固定的组成，因此不能用化学计量的
分子式表达，而以C-S-H来代表，常用C/S比和H/S比来 表示它的组成。 · 水化硅酸钙的颗粒细小，在1 nm～1μm左右，属胶 体尺寸范围，因此称之为凝胶（图1、2）。
· C-S-H凝胶体的确切结构尚不清楚，但目前已建立了
3.2 界面过渡区（界面层）
1. 过渡区的结构 · 在新捣实的混凝土中，沿集料周围包裹了一层水膜 （厚度约几个μm）使贴近集料表面的W/C大于混凝土的 主体。 · 由于该区域W/C大，孔隙较大，为晶体生长提供了更
多的空间，水化产物的结晶尺寸比水泥浆本体中的晶体
要大（图7）。 · 这些晶体呈择优取向，即在该区域内富集与定向生
长（见图8、9），造成裂纹传布的有利条件。
图7
界面过渡区结晶良好的CH及其它水化物
图8
混凝土界面过渡区模型（1）
图 9 混凝土界面过渡区模型（2）
2. 过渡区的强度 过渡区的强度主要取决于三个因素：①孔的体积和 孔径大小；②氢氧化钙晶体的大小与取向层；③存在的 微裂缝。 ·大尺寸CH晶体粘结力较小，其取向层结构为劈裂拉 伸破坏提供了有利的条件。 ·除①、②因素外，微裂缝的存在是过渡区强度低的 主要原因。（集料的粒径及其级配，水泥用量，W/C， 养护条件，混凝土表里的温、湿度差，离析泌水等因素
① 在炎热季节采取措施降低集料温度和拌合水温；在
干燥条件下，采取措施防止水分过快蒸发。 ② 考虑采用矿渣水泥或掺加粉煤灰等矿物掺合料。 ③ 选择经时损失小的高效减水剂，同时掺加缓凝剂或 引气剂（或两者都掺）。
4. 粘聚性（离析与泌水）
粘聚性（也称稳定性）指混凝土拌合物保持其组成
材料粘集在一起，抵抗分离的能力。
离析有两种形式： ① 粗集料颗粒从拌合物中分离，即粗集料与砂浆相互
分离。（见图14）
② 水和水泥浆从拌合物中分离出去，即泌水。（见图15）
图 14 混凝土分层离析结构示意图
（Ⅰ） 外分层
（Ⅱ） 内分层
拌合物理想状态
（ 图 15 ）
拌合物严重泌水离析
减少泌水的主要措施：
① 改善集料级配，适当提高砂率或采取颗粒细一些
⑴ 胡克弹性固体模型
的理想材料 τ＝ G r
表示具有完全弹性
⑵ 牛顿液体模型
想材料
表示只具有粘性的理
dr dt
τ＝ η
⑶ 圣维南（stv）塑性固体模型 τ＝ τ0
表示超
过屈服点后只具有塑性变形的理想材料
通常，混凝土拌合物接近于一般宾汉姆体。
图 11 宾汉姆体流变模型
宾汉姆体流变方程：
τ＝τ0＋μ
的砂。 ② 掺加矿物掺合料，如Ⅱ级以上粉煤灰等。 ③ 在W/C一定的条件下，适当增大一些水泥用量 。 ④ 掺加适量引气剂。（经验表明，引气能减少泌 水，但其机理还不太清楚。）
3.3.2 硬化混凝土性能 1. 强度
工程材料的强度通常被定义为抵抗外力不受破坏的能力。
⑴ 孔隙率与强度的关系 Powers在其发表的经典著作中已阐明：不论龄期、原始
名称及分类 毛细孔 大孔 中等孔 细小毛细孔 （凝胶孔） 凝胶孔 直 径（nm） 50～104 10～50 2.5～10 0.5～2.5 ＜0.5 对水作用 容积水 产生中等表面张力 产生强表面张力 强吸附水 包含在结构内的水 对水泥石性质的影响 强度、抗渗性变差 同上，高温下收缩 在RH＝50%时收缩 收缩、徐变 收缩、徐变
经常不易见到针状钙矾石，而代之以六方片状AFm晶体。
· AFt相虽然形成量不多（只占水泥石重量的百分之
几），却对硅酸盐水泥的凝结和早强起重要作百度文库。
3. 水泥石中的液相 · 已硬化的水泥浆体中仍然存在液体，按水的状态一般分为可 · 水泥石中的水并非纯水，而是为其它离子所饱和的液体，其 例如： 若液相中OH－浓度高，对钢筋保护起良好作用；对活性集料 则有可能引起碱－集料反应。 · 当水泥石失去自由水时，不会引起体积变化，而细小毛细孔
⑶ 坍落扩展度试验
（图12）
在测定坍落度的同时，测定扩展后圆形试料的长径和 短径并求其平均值，作为坍落扩展度值。
混凝土坍落度试验示意图
（ 图 12 ）
混凝土扩展度检测
图 13 混凝土流变仪
T＝g＋hN 式中 T — 扭矩 N — 转速 g 、h — 常数,相当于τ 0、μ
3. 影响新拌混凝土工作性的主要因素 ⑴ 用水量与高效减水剂 使新拌混凝土具有流动性的根本因素是水泥浆，
凝胶孔
· 毛细孔的尺寸和体积与新拌水泥浆体的W/C和水化程度有关； 凝胶孔尺寸仅几个纳米，凝胶孔约占凝胶总体积的28%。
图 6 水泥硬化浆体结构示意图
实心圆点—凝胶体颗粒（凝胶的尺寸是放大了的） 颗粒间空隙—凝胶孔 标有C的空间—毛细孔
综上所述，硬化水泥浆体结构可分为三大部分：首
先要考虑的是硬化浆体中固相组分的显微结构，其次是
而影响水泥浆流动性的因素是水泥浆中水泥的浓度
（水灰比）和外加剂。 ⑵ 集料配比与集料性质 指新拌混凝土中集料总量、粗细集料的比例和集 料的性质对工作性的影响。
⑶ 水泥和掺合料特性
⑷ 温度的影响
⑸ 坍落度经时损失（温度和时间对流动性的影响） 指混凝土拌合物的坍落度值，随搅拌后时间的延长 逐渐减小的现象。 减缓坍落度损失的措施：
是层状的、由各CH片状结晶重叠而成的晶簇（见图4）。
· CH在水泥石固相中约占20～25%。由于表面积小，还 可能形成层状结构，出现解理面处的最薄弱环节，这将
导致水泥石力学性能的减弱。
图 4 水泥石中CH晶体簇
⑶三硫型水化硫铝酸钙（AFt）和单硫型水化硫铝酸钙（AFm）
· 钙矾石（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）在水化水泥浆体中
蒸发水（如凝胶水、毛细水）和非蒸发水（如结晶水、结构水）。
浓度与水化过程和水化产物有关。同时这也对混凝土性能有影响，
（5～50nm）中的水失去会导致水泥石的收缩。
· 吸附于凝胶体表面的吸附水受外界相对湿度的影响较大，当 RH＜30%时，吸附水大部分会逸去，同时引起水泥石的收缩。
4. 硬化水泥浆体的孔隙和孔结构 · 这是水泥石的重要组成之一，孔结构的概念包含： 总的孔隙量（常称孔隙率）、孔径大小分布、孔的形 貌等。 水泥石中孔的分类
⑵ 影响混凝土强度的主要因素 ① 水灰比与强度的关系 混凝土的强度取决于其组成相 — 硬化水泥浆体、界 面过渡区和集料强度的综合效应，而其中前两者的强度 均直接与水泥强度有关。因此，水泥的强度与混凝土强
度有最直接最密切的关系：
fc ＝ fce［A（C/W）－ B］ 式中，fc— 混凝土28d抗压强度；fce— 水泥28d抗压强度； C/W — 灰水比 ； A、B — 经验常数。
多种结构模型（见图3）。其强度产生的原因有待搞清， 它可能存在两种类型的内聚结合：①物理吸引（范德华
引力）；②化学键。
图1
C-S-H凝胶的不同形貌
(a) 纤维状结合成蜂窝状
(b) 等大圆粒子
图2
C-S-H凝胶的网状形貌（SEM照片）
· 水泥石中C-S-H凝胶占体积的50～75%，对硬化水泥 浆体的性质起重要作用。
图 3 C-S-H 凝胶三种结构模型示意图
⑵ 氢氧化钙（CH）
· Ca(OH)2 是C3S、C2S水化时析出的产物，具有固定 的化学组成，是结晶完好的六方柱晶体。 · CH往往在水所填充的颗粒间隙中析晶长大。在生长 过程中如遇到其它颗粒的阻碍，则会在其周围生长，并 把该颗粒包围。 · CH的形状和尺寸与多种因素有关，随生长环境不同， CH可以形成扁平六方大晶粒，细长的、薄的晶粒，或者
· AFt相中的32个H2O是处于三种状态，即参与结构的OH－ 和结晶H2O以及柱状结构沟槽中的H2O分子。在高温（＞ 70℃)下AFt会脱水，脱水顺序为：先沟槽水、后结晶水、最 后结构水。其结构就此遭破坏。
· AFt在热力学上是不稳定的，会随液相中SO42－、Al3＋ 和Ca2＋的浓度变化而转化。当液相中SO42－和Ca2＋不足 时,AFt就转变为单硫型水化硫铝酸钙，这时结晶形态也 转化为薄六方板状，同时使水泥石的性能降低。 · 在硅酸盐水泥中，由于所加入的石膏量不足以使铝酸 盐、铁铝酸盐完全生成为AFt，因此，在成熟的水泥石中
都会影响裂缝的产生及其数量。）
·由于混凝土界面过渡区存在以上三个因素，故其强 度低于水泥浆本体，成为混凝土的薄弱环节（见图10）。
图 10
混凝土界面过渡区显微硬度分布
3. 过渡区对混凝土性能的影响 · 由于过渡区结构的强度低于水泥石本体和集料相， 因此，会使混凝土在承受比水泥石和骨料低得多的应力 作用下发生破坏。 · 由于过渡区存在着微裂缝，在拉伸荷载作用下，微 裂缝的扩展比压荷载更为迅速。因此，混凝土的抗拉强
度远低于抗压强度，并且呈脆性破坏。
· 由于过渡区存在孔隙和微裂缝，因此，混凝土的抗 渗性比水泥石和水泥砂浆都差。这种易透气和透水性对 钢筋防锈也有不良影响。
经研究，我们知道：W/C、集料矿物的性质、水泥的强
度、掺加高效减水剂等都会影响界面过渡区的性能。除此之 外，还有以下改善界面过渡区性能的途径： ① 骨料表面形态（表面特征） 对于同种骨料，表面形态比其岩相特征对粘结强度的影
响更大。
② 掺优质粉煤灰、硅灰 细粉煤灰（420 m2/kg）、硅灰有助于粘结强度的发展， 因为它们填充了原界面处较大的孔隙，减少了大的CH晶体的 富集。
③ 骨料表面预处理
采用特种试剂与方法对骨料表面进行处理，使其
表面活化并能与水泥浆体发生反应。如用明矾溶液、 明矾与水玻璃溶液、酸化硅酸钠溶液等对惰性骨料 进行预处理。 ④ 集料裹浆工艺（SEC）
将混凝土用水量分两次投入搅拌，第一次加入的
W’与水泥形成的低W’/C浆体，包裹集料颗粒，降低
了过渡区的水灰比，以改善过渡区的结构与性能。
⑤ 蒸压养护工艺
3.3 混凝土的基本性能
3.3.1 混凝土拌合物（混合料、新拌混凝土）性能 1. 工作性（和易性） 指混凝土拌合物从搅拌开始到抹平整个施工过程 中易于运输、浇筑、振捣，不产生组分离析，容易抹 平，并获得体积稳定、结构密实的混凝土的性质。 工作性的全部涵义应当是：流动性＋可塑性＋稳 定性＋易密性，四者缺一不可。工作性是混凝土拌合 物的一种综合性能，主要包含以下两个组成部分： 流动性 表示拌合物在自重或外力的作用下，易 于流动、填充模板的难易程度。 粘聚性 说明拌合物在运输、浇筑、振捣过程不 容易离析分层和泌水的性能。
孔系统，最后是硬化浆体中的水所处的状态。 硬化水泥浆体的性能，主要取决于这三者组成的性
质、相对含量及它们之间的相互作用。
问题：① 水泥用量、W/C和水化龄期均相同，为何水泥 砂浆的强度比混凝土高？ ② 当集料粒径增大时，为何混凝土强度会降低？ ③ 即使集料非常致密，为何混凝土的抗渗性比相 应的水泥浆体低一个数量级？
水灰比或水泥特性如何，波特兰水泥浆体强度随着水化产
物的固体体积与水化产物有效空间之比（固空比）的增加 而增长，并提出了如下经验公式： Rc＝A xn
式中 Rc — 水泥浆体抗压强度；
A — 孔隙率为零时的水泥浆体本征（固有）强度； x — 固空比（胶空比）； n — 常数，取决于水泥的特性，在2.5～3.0之间。