干燥大温差条件下混凝土界面过渡区的研究

第１１卷第４期

２００８年８月建筑・材料学报Ｊ（）ＵＲＮＡＩ，（）ＦＢＵｌＩ．ＤＩＮＧＭＡＴＥＲＩＡＩ。ＳＶ０１．１１，Ｎｏ．４Ａｕｇ．。２００８

文章编号：１００７—９６２９（２００８）０４—０４８５—０４

干燥大温差条件下混凝土界面过渡区的研究

余安明１，水中和１，王树和１’２

（１．武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室，湖北武汉４３００７０；

２．内蒙古自治区赤峰市交通局，内蒙古赤峰０２４０００）

摘要：采用显微硬度仪和扫描电镜，对比研究了干燥大温差气候条件和标准养护条件下

混凝土界面过渡区的结构和形态．研究表明：干燥大温差环境使混凝土界面过渡区的宽度

增加，显微硬度降低，过渡区水化产物结构疏松，孔隙率高，与骨料的粘结减弱，有明显的

微裂缝产生．界面过渡区的劣化是造成混凝土宏观，ｌ生能下降的内在原因之一．因此，又分

析了界面过渡区劣化的原因．

关键词：温差；混凝土；界面过渡区；劣化

中图分类号：ＴＵ５２８．０１文献标识码：Ａ

ＳｔｕｄｙｏｎＩｎｔｅｒｆａｃｉａｌＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＺｏｎｅｏｆＣｏｎｃｒｅｔｅｉｎ

ＤｒｙＣｌｉｍａｔｅａｎｄＷｉｄｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｈａｎｇｅ

ＳＨＥＡｎ—ｒｕｉｎ９１，ＳＨＵＩＺｈｏｎｇ—ｈｅｌ，ＷＡＮＧＳｈｕ—ｈｅｌ＇２

（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｉｌｉｃａｔｅＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，

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２．ＣｈｉｆｅｎｇＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＢｕｒｅａｕｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ，Ｃｈｉｆｅｎｇ０２４０００，Ｃｈｉｎａ）

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混凝土的制备和使用均处于一定的自然环境下，其质量和耐久性与环境因素息息相关．干燥大温差气候是我国北方地区较普遍的气候特征，以我国内蒙古地区通辽和赤峰市为例，两地年降雨量仅为。全国平均值的５８．６％，平均相对湿度仅３０％左右，年温差最高接近７０℃，是典型的干燥大温差气候区．近年来，随着北方地区公路、桥梁等基础设施的兴起，大量的混凝土结构被露置于干燥大

收稿日期：２００７－－０８一１３；修订日期：２００８－－０１—０７

作者简介：余安明（１９８２一），男。江苏江都人，武汉理工大学硕士．主要从事水泥基材料研究．Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｈｅａｎｍｉｎｇ＠ｔｏｍ．ｃｏｍ

４８６建筑材料学报第１１巷危害．为避免干燥大温差气候引起的混凝土质量问题，广大施工技术人员因地制宦采取了一些措施．在一定程度上减轻了由环境因素引起的危害．但目前对该危害的机理以及由此引起的混凝土内在变化却研究不多．因此，作者试图通过对比试验。研究干燥大温差气候条件下混凝土界面过渡区（ＩＴＺ）的变化及特征，为制定合理有效的质量控制措施提供理论依据．水泥浆与集料之Ｉ＇Ｂ】的界面是混凝土中最薄弱的环节。从形成机制看．被认为是“墙效应”和“微

区泌水效应”的作用结果｜１矗。．从形成特点看。混凝土界面过渡区的典型厚度大约为２０～５０弘ｍ，与浆体比较其特征为：孑Ｌ隙率较高；未水化水泥较少，（：一Ｓ—Ｈ较少；存在大的且定向生长的Ｃａ（（）Ｈ）：强度的重要原因．因此。作者以干燥大温差气候条件Ｆ的混凝±界面过渡区为对象，研究其特点及其与混凝土宏观性能的关系．

１试验方案

１．１原材料与试样制备

水泥（Ｃ）：吉林天意水泥股份有限公司生产的实佳牌４２．５级普硅水泥，相对密度为３１００ｋｇ／

ＩＴｌ３，比表面积为３２５ｍ２／ｋｇ；粗集料（Ｇ）：吐尔基石场产碎石，其中５～２０ｍｍ占５５％（质量分数，下同），２０～４４ｍｍ占４５％；细集料（Ｓ）：茅山镇砂石场产，细度模数为２．８５，属中砂；水（Ｗ）：饮用水．

本研究采用Ｃ３０普通混凝土，其配合比为川（ｗ）：ｍ（Ｃ）：聊（Ｓ）：聊（Ｇ）＝１９８：３８８：６３５：

１１７９。水灰比为０．５１．现场拌制后，成型１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１５０ｍｍ标准试样共１４块。均分为Ａ，Ｂ两组．２４ｈ后脱模，其中Ａ组试样进行标准养护，Ｂ组则露置于室外干燥大温差环境下．试验期间，室外相对湿度２８％～３７％，平均为３２％；昼夜气温９～２７℃，平均日温差１６℃．

试样养护至２８ｄ后，每组试样取其中６块做抗压强度试验，预留１块沿浇注方向切割成１００

ｍｍ×１００ｍｍ×２０ｍｍ片状样，任取其中一个１００ｍｍ×１００ｍｍ切割面经打磨、抛光，制成光片留做显微硬度测试用．

１．２宏观性能与显微硬度测试

以混凝土抗压强度平均值表征混凝土的宏观性能，试验按ＧＢ／Ｔ５００８１－－２００２｛普通混凝土力

学性能试验方法》进行．

在水泥基复合材料的研究中，常用显微硬度来研究混凝土的界面问题¨，．界面过渡区的显微硬

度是诸性能的综合反映，其中包括孔隙率的大小、晶体平均尺寸的变化和取向指数的高低．试验采用ＨＸＳ一１０００型数字式智能显微硬度仪．该仪器通过选择一定的载荷。将正四棱锥状的金刚石压头压入试件表面并保载一定时间，然后卸去载荷，在试样表面压出一个底面为正方形的正四棱锥压痕，测量压痕的两条对角线长度并取平均值得ｄ，然后计算出压痕面积。算出载荷与压痕面积的比值，这个比值所表示的硬度就是维氏硬度，用符号ＨＶ表示．

１．３微观形貌观察

将混凝土试样敲碎，选取包含骨料和水泥浆体界面的小块，并喷金粉覆盖后用扫描电镜观察界

面过渡区的形貌．

２试验结果

２．１混凝土抗压强度

测得Ａ，Ｂ组试样的２８ｄ抗压强度分别为３９．７５，３３．１３ＭＰａ（均为６块试样的平均值）．可见，

虽然两组试样的抗压强度都达到了设计要求，但其大小并不相同．Ｂ组试样的强度只有Ａ组试样强度的８３．３％，强度损失率达１６．７％．这表明受干燥大温差环境的影响，混凝土宏观性能受损，表现为其强度明显下降．

第４期余安明，等：干燥大温差条件下混凝土界面过渡【）（的研究４８７２．２界面过渡区显微硬度

在预留的抛光样品表面上。沿浇注方向随机选取５个界面做显微硬度测试．从骨料开始依次每

隔１０／ｚｍ测１次显微硬度，测试点的走向应与界面保持垂直．以骨料一浆体交接处为０距离点，以

开始进入界面过渡区．界面过渡区的显微硬度值经过明显的下跌、回升过程后逐步趋于稳定。进入浆体部分后显微硬度值仍继续保持稳定．由此可见，试样在界面处的显微硬度曲线变化特征明显，从图中可以清晰地区别出过渡区的宽度及其硬度值的大小．Ｄｉｓｔａｎｃｅ／ｕｍＤｌｓｔａｎｃｅ／ｐ－ｍ

图１Ｆｉｇ．１Ａ组试样界面过渡区显微硬度Ｍｉｃｒｏ—ｈａｒｄｎｅｓｓｉｎＩＴＺｏｆｓｅｒｉｅｓＡ图２Ｆｉｇ．２Ｂ组试样界面过渡区显微硬度Ｍｉｃｒｏ－ｈａｒｄｎｅｓｓｉｎＩＴＺｏｆｓｅｒｉｅｓＢ

图１，２显示。Ａ。Ｂ组试样的过渡区宽度分别为５０弘ｍ和７０ｐｍ，表明干燥大温差环境下混凝土

平均值来评价过渡区的硬度状况，则其值分别为３１．４４ＭＰａ和１６．７２ＭＰａ，表明干燥大温差环境弱区域。其状况将显著影响混凝土的性能．由试验可知，干燥大温差环境下混凝土界面过渡区发生劣化，其薄弱区的宽度增大且显微硬度降低．

２．３界面过渡区微观形貌

用扫描电镜观察试样界面过渡区的微观形貌，如图３所示．由图３可见，Ａ组试样经过标准养

护后。水泥水化反应充分，不仅界面过渡区的水化反应产物致密。而且浆体与骨料的交界处粘结紧密．发育良好的界面微观结构是导致Ａ组试样界面过渡区宽度小且显微硬度高的原因．相反，Ｂ组试样因受干燥大温差环境的影响，其界面过渡区的水泥水化产物结构明显疏松，呈高孔隙状，且浆ｔｔｍ．

图３

Ｆｉｇ．３Ａ，Ｂ组试样界面过渡区ＳＥＭ图像ＳＥＭｉｍａｇｅｓｉｎＩＴＺｏｆｓｅｒｉｅｓＡ，Ｂ（１０００×）

３结果讨论

以上试验结果表明，干燥大温差气候下混凝土界面过渡区出现了明显的劣化现象．在原材料和

制备工艺等条件一致的情况下，外部的干燥大温差环境是造成混凝土界面过渡区劣化的主要因素．

４８８建筑材料学报第１１卷在混凝土成型后，由于“墙效应”的存在，水泥颗粒在骨料周围形成３０ｇｍ甚至以上的梯度堆积・其孔隙率也较基体部分大得多。这也是界面过渡区的初始形态【６ｊ．而随后水化反应产生的水化产物却大部分填充了这一部分空隙．但受干燥环境的影响，混凝土内部水分向外部迁移并蒸发到空气中，导致混凝土内部离子迁移受到干扰，过渡区离子的富集和晶体的成核生长受到影响，致使水化产物的数量和致密程度降低，对过渡区孔隙的填充作用降低，致使过渡区孔隙率增大（如图３（ｂ）所示）．能承受的临界值时，就会使过渡区界面缝发生扩展，浆体与集料之间甚至发生严重脱离．这就可以解释为何试验中Ｂ组试样的浆体和集料粘结力下降甚至出现了明显的微裂缝现象．

界面过渡区粘结强度低，是混凝土中的一个薄弱环节，可视之为混凝土强度的极限相．干燥大

温差环境下，混凝土界面过渡区呈现明显的劣化现象，存在的孔隙和微裂缝对混凝土的刚性和弹性将带来负面影响，这是造成实验中混凝土抗压强度下降的重要原因之一．

４结论

１．显微硬度测试表明，受干燥大温差环境的影响，混凝土界面过渡区宽度明显扩大，比标准养

护试件扩大约２０肛ｍ；界面过渡区的最低显微硬度点平均值则显著降低，比标准养护试件下降４６．８２％．’

２．ＳＥＭ图像表明，干燥大温差环境下混凝土界面过渡区的微观结构疏松，孔隙率高，与集料

的粘结减弱，存在明显的界面缝．

３．干燥大温差环境下混凝土界面过渡区微观结构的劣化将对混凝土宏观力学性能带来负面

影响．因此，在此类条件下搞好混凝土的养护至关重要．

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ＣｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｃｒｅｔｅ—Ａ

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ｓｅａｒｃｈ，１９８３。１３（２）：２１６—２２４．

干燥大温差条件下混凝土界面过渡区的研究

作者：

作者单位：佘安明， 水中和， 王树和， SHE An-ming， SHUI Zhong-he， WANG Shu-he佘安明,水中和,SHE An-ming,SHUI Zhong-he(武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验

室,湖北,武汉,430070)， 王树和,WANG Shu-he(武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实

验室,湖北,武汉,430070;内蒙古自治区赤峰市交通局,内蒙古,赤峰,024000)

建筑材料学报

JOURNAL OF BUILDING MATERIALS

2008,11(4)

7次刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

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5.王可良.许尚杰.程素珍 渗透结晶材料在大坝塑性混凝土防渗墙中的应用[期刊论文]-水力发电 2012(2)

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引用本文格式：佘安明.水中和.王树和.SHE An-ming.SHUI Zhong-he.WANG Shu-he 干燥大温差条件下混凝土界面过渡区的研究[期刊论文]-建筑材料学报 2008(4)

第１１卷第４期

２００８年８月建筑・材料学报Ｊ（）ＵＲＮＡＩ，（）ＦＢＵｌＩ．ＤＩＮＧＭＡＴＥＲＩＡＩ。ＳＶ０１．１１，Ｎｏ．４Ａｕｇ．。２００８

文章编号：１００７—９６２９（２００８）０４—０４８５—０４

干燥大温差条件下混凝土界面过渡区的研究

余安明１，水中和１，王树和１’２

（１．武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室，湖北武汉４３００７０；

２．内蒙古自治区赤峰市交通局，内蒙古赤峰０２４０００）

摘要：采用显微硬度仪和扫描电镜，对比研究了干燥大温差气候条件和标准养护条件下

混凝土界面过渡区的结构和形态．研究表明：干燥大温差环境使混凝土界面过渡区的宽度

增加，显微硬度降低，过渡区水化产物结构疏松，孔隙率高，与骨料的粘结减弱，有明显的

微裂缝产生．界面过渡区的劣化是造成混凝土宏观，ｌ生能下降的内在原因之一．因此，又分

析了界面过渡区劣化的原因．

关键词：温差；混凝土；界面过渡区；劣化

中图分类号：ＴＵ５２８．０１文献标识码：Ａ

ＳｔｕｄｙｏｎＩｎｔｅｒｆａｃｉａｌＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＺｏｎｅｏｆＣｏｎｃｒｅｔｅｉｎ

ＤｒｙＣｌｉｍａｔｅａｎｄＷｉｄｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｈａｎｇｅ

ＳＨＥＡｎ—ｒｕｉｎ９１，ＳＨＵＩＺｈｏｎｇ—ｈｅｌ，ＷＡＮＧＳｈｕ—ｈｅｌ＇２

（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｉｌｉｃａｔｅＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，

ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０。Ｃｈｉｎａ；

２．ＣｈｉｆｅｎｇＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＢｕｒｅａｕｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ，Ｃｈｉｆｅｎｇ０２４０００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｚｏｎｅ（ＩＴＺ）ｏｆ

ｄｒｙａｎｄｗｉｄｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｃｒｅｔｅｃｕｒｅｄｉｎｓｔａｎｄａｒｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｈｅｃｈａｎｇｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｍｉｃｒｏ—

ｔｏｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）ｗｅｒｅｕｓｅｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅＩＴＺ．Ｔｈｅ

ｔｏａｎｒｅ—ｓｕｉｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｒｙａｎｄｗｉｄｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌｅａｄｓ

ａｎｄｔｈｅｖａｌｕｅｓｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏ—ｈａｒｄｎｅｓｓａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄＩＴＺｗｉｄｔｈｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｃｕｒｅｄｉｎｓｔａｎｄａｒｄｃｏｎｄｉ－ｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓｉｓｌｏｏｓｅａｎｄｈｉｇｈｌｙｐｏｒｏｕｓ，ａｎｄｓｏｍｅｍｉｃｒｏ－－ｃｒａｃｋｓｉｎｔｈｅｖｉｃｉｎｉｔｙｏｆｔｈｅＩＴＺａｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄ．Ｔｈｅｂｏｎｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｇｇｒｅｇａｔｅａｎｄｃｅｍｅｎｔｐａｓｔｅ

ｏｎｅｂｅｃｏｍｅｓｗｅａｋ．ＴｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＩＴＺｄｅｆｅｃｔｓｉｓ

ｏｆｔｈｅｍａｃｒｏ—ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌａｒｅｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎａｎａｌｙｚｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｚｏｎｅ（ＩＴＺ）；ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ

混凝土的制备和使用均处于一定的自然环境下，其质量和耐久性与环境因素息息相关．干燥大温差气候是我国北方地区较普遍的气候特征，以我国内蒙古地区通辽和赤峰市为例，两地年降雨量仅为。全国平均值的５８．６％，平均相对湿度仅３０％左右，年温差最高接近７０℃，是典型的干燥大温差气候区．近年来，随着北方地区公路、桥梁等基础设施的兴起，大量的混凝土结构被露置于干燥大

收稿日期：２００７－－０８一１３；修订日期：２００８－－０１—０７

作者简介：余安明（１９８２一），男。江苏江都人，武汉理工大学硕士．主要从事水泥基材料研究．Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｈｅａｎｍｉｎｇ＠ｔｏｍ．ｃｏｍ

４８６建筑材料学报第１１巷危害．为避免干燥大温差气候引起的混凝土质量问题，广大施工技术人员因地制宦采取了一些措施．在一定程度上减轻了由环境因素引起的危害．但目前对该危害的机理以及由此引起的混凝土内在变化却研究不多．因此，作者试图通过对比试验。研究干燥大温差气候条件下混凝土界面过渡区（ＩＴＺ）的变化及特征，为制定合理有效的质量控制措施提供理论依据．水泥浆与集料之Ｉ＇Ｂ】的界面是混凝土中最薄弱的环节。从形成机制看．被认为是“墙效应”和“微

区泌水效应”的作用结果｜１矗。．从形成特点看。混凝土界面过渡区的典型厚度大约为２０～５０弘ｍ，与浆体比较其特征为：孑Ｌ隙率较高；未水化水泥较少，（：一Ｓ—Ｈ较少；存在大的且定向生长的Ｃａ（（）Ｈ）：强度的重要原因．因此。作者以干燥大温差气候条件Ｆ的混凝±界面过渡区为对象，研究其特点及其与混凝土宏观性能的关系．

１试验方案

１．１原材料与试样制备

水泥（Ｃ）：吉林天意水泥股份有限公司生产的实佳牌４２．５级普硅水泥，相对密度为３１００ｋｇ／

ＩＴｌ３，比表面积为３２５ｍ２／ｋｇ；粗集料（Ｇ）：吐尔基石场产碎石，其中５～２０ｍｍ占５５％（质量分数，下同），２０～４４ｍｍ占４５％；细集料（Ｓ）：茅山镇砂石场产，细度模数为２．８５，属中砂；水（Ｗ）：饮用水．

本研究采用Ｃ３０普通混凝土，其配合比为川（ｗ）：ｍ（Ｃ）：聊（Ｓ）：聊（Ｇ）＝１９８：３８８：６３５：

１１７９。水灰比为０．５１．现场拌制后，成型１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１５０ｍｍ标准试样共１４块。均分为Ａ，Ｂ两组．２４ｈ后脱模，其中Ａ组试样进行标准养护，Ｂ组则露置于室外干燥大温差环境下．试验期间，室外相对湿度２８％～３７％，平均为３２％；昼夜气温９～２７℃，平均日温差１６℃．

试样养护至２８ｄ后，每组试样取其中６块做抗压强度试验，预留１块沿浇注方向切割成１００

ｍｍ×１００ｍｍ×２０ｍｍ片状样，任取其中一个１００ｍｍ×１００ｍｍ切割面经打磨、抛光，制成光片留做显微硬度测试用．

１．２宏观性能与显微硬度测试

以混凝土抗压强度平均值表征混凝土的宏观性能，试验按ＧＢ／Ｔ５００８１－－２００２｛普通混凝土力

学性能试验方法》进行．

在水泥基复合材料的研究中，常用显微硬度来研究混凝土的界面问题¨，．界面过渡区的显微硬

度是诸性能的综合反映，其中包括孔隙率的大小、晶体平均尺寸的变化和取向指数的高低．试验采用ＨＸＳ一１０００型数字式智能显微硬度仪．该仪器通过选择一定的载荷。将正四棱锥状的金刚石压头压入试件表面并保载一定时间，然后卸去载荷，在试样表面压出一个底面为正方形的正四棱锥压痕，测量压痕的两条对角线长度并取平均值得ｄ，然后计算出压痕面积。算出载荷与压痕面积的比值，这个比值所表示的硬度就是维氏硬度，用符号ＨＶ表示．

１．３微观形貌观察

将混凝土试样敲碎，选取包含骨料和水泥浆体界面的小块，并喷金粉覆盖后用扫描电镜观察界

面过渡区的形貌．

２试验结果

２．１混凝土抗压强度

测得Ａ，Ｂ组试样的２８ｄ抗压强度分别为３９．７５，３３．１３ＭＰａ（均为６块试样的平均值）．可见，

虽然两组试样的抗压强度都达到了设计要求，但其大小并不相同．Ｂ组试样的强度只有Ａ组试样强度的８３．３％，强度损失率达１６．７％．这表明受干燥大温差环境的影响，混凝土宏观性能受损，表现为其强度明显下降．

第４期余安明，等：干燥大温差条件下混凝土界面过渡【）（的研究４８７２．２界面过渡区显微硬度

在预留的抛光样品表面上。沿浇注方向随机选取５个界面做显微硬度测试．从骨料开始依次每

隔１０／ｚｍ测１次显微硬度，测试点的走向应与界面保持垂直．以骨料一浆体交接处为０距离点，以

开始进入界面过渡区．界面过渡区的显微硬度值经过明显的下跌、回升过程后逐步趋于稳定。进入浆体部分后显微硬度值仍继续保持稳定．由此可见，试样在界面处的显微硬度曲线变化特征明显，从图中可以清晰地区别出过渡区的宽度及其硬度值的大小．Ｄｉｓｔａｎｃｅ／ｕｍＤｌｓｔａｎｃｅ／ｐ－ｍ

图１Ｆｉｇ．１Ａ组试样界面过渡区显微硬度Ｍｉｃｒｏ—ｈａｒｄｎｅｓｓｉｎＩＴＺｏｆｓｅｒｉｅｓＡ图２Ｆｉｇ．２Ｂ组试样界面过渡区显微硬度Ｍｉｃｒｏ－ｈａｒｄｎｅｓｓｉｎＩＴＺｏｆｓｅｒｉｅｓＢ

图１，２显示。Ａ。Ｂ组试样的过渡区宽度分别为５０弘ｍ和７０ｐｍ，表明干燥大温差环境下混凝土

平均值来评价过渡区的硬度状况，则其值分别为３１．４４ＭＰａ和１６．７２ＭＰａ，表明干燥大温差环境弱区域。其状况将显著影响混凝土的性能．由试验可知，干燥大温差环境下混凝土界面过渡区发生劣化，其薄弱区的宽度增大且显微硬度降低．

２．３界面过渡区微观形貌

用扫描电镜观察试样界面过渡区的微观形貌，如图３所示．由图３可见，Ａ组试样经过标准养

护后。水泥水化反应充分，不仅界面过渡区的水化反应产物致密。而且浆体与骨料的交界处粘结紧密．发育良好的界面微观结构是导致Ａ组试样界面过渡区宽度小且显微硬度高的原因．相反，Ｂ组试样因受干燥大温差环境的影响，其界面过渡区的水泥水化产物结构明显疏松，呈高孔隙状，且浆ｔｔｍ．

图３

Ｆｉｇ．３Ａ，Ｂ组试样界面过渡区ＳＥＭ图像ＳＥＭｉｍａｇｅｓｉｎＩＴＺｏｆｓｅｒｉｅｓＡ，Ｂ（１０００×）

３结果讨论

以上试验结果表明，干燥大温差气候下混凝土界面过渡区出现了明显的劣化现象．在原材料和

制备工艺等条件一致的情况下，外部的干燥大温差环境是造成混凝土界面过渡区劣化的主要因素．

４８８建筑材料学报第１１卷在混凝土成型后，由于“墙效应”的存在，水泥颗粒在骨料周围形成３０ｇｍ甚至以上的梯度堆积・其孔隙率也较基体部分大得多。这也是界面过渡区的初始形态【６ｊ．而随后水化反应产生的水化产物却大部分填充了这一部分空隙．但受干燥环境的影响，混凝土内部水分向外部迁移并蒸发到空气中，导致混凝土内部离子迁移受到干扰，过渡区离子的富集和晶体的成核生长受到影响，致使水化产物的数量和致密程度降低，对过渡区孔隙的填充作用降低，致使过渡区孔隙率增大（如图３（ｂ）所示）．能承受的临界值时，就会使过渡区界面缝发生扩展，浆体与集料之间甚至发生严重脱离．这就可以解释为何试验中Ｂ组试样的浆体和集料粘结力下降甚至出现了明显的微裂缝现象．

界面过渡区粘结强度低，是混凝土中的一个薄弱环节，可视之为混凝土强度的极限相．干燥大

温差环境下，混凝土界面过渡区呈现明显的劣化现象，存在的孔隙和微裂缝对混凝土的刚性和弹性将带来负面影响，这是造成实验中混凝土抗压强度下降的重要原因之一．

４结论

１．显微硬度测试表明，受干燥大温差环境的影响，混凝土界面过渡区宽度明显扩大，比标准养

护试件扩大约２０肛ｍ；界面过渡区的最低显微硬度点平均值则显著降低，比标准养护试件下降４６．８２％．’

２．ＳＥＭ图像表明，干燥大温差环境下混凝土界面过渡区的微观结构疏松，孔隙率高，与集料

的粘结减弱，存在明显的界面缝．

３．干燥大温差环境下混凝土界面过渡区微观结构的劣化将对混凝土宏观力学性能带来负面

影响．因此，在此类条件下搞好混凝土的养护至关重要．

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干燥大温差条件下混凝土界面过渡区的研究

作者：

作者单位：佘安明， 水中和， 王树和， SHE An-ming， SHUI Zhong-he， WANG Shu-he佘安明,水中和,SHE An-ming,SHUI Zhong-he(武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验

室,湖北,武汉,430070)， 王树和,WANG Shu-he(武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实

验室,湖北,武汉,430070;内蒙古自治区赤峰市交通局,内蒙古,赤峰,024000)

建筑材料学报

JOURNAL OF BUILDING MATERIALS

2008,11(4)

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引用本文格式：佘安明.水中和.王树和.SHE An-ming.SHUI Zhong-he.WANG Shu-he 干燥大温差条件下混凝土界面过渡区的研究[期刊论文]-建筑材料学报 2008(4)