界面過渡層對混凝土性能的影響(一)

混凝土界面過渡層微觀結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，這意味著影響其強(qiáng)度的因素也很復(fù)雜，且各個(gè)因素并非獨(dú)立作用，使得研究非常困難，難以系統(tǒng)化。根據(jù)目前的研究現(xiàn)狀，在眾多影響因素中，以下3點(diǎn)是最主要的:

(1)大體積毛細(xì)孔隙的存在

界面過渡區(qū)中水化產(chǎn)物與界面處骨料粒系之間的黏結(jié)是依靠分子間的范德華引力(Vander Wa alsforce of attraction)。因此，界面過渡區(qū)的強(qiáng)度取決于其中所存在孔隙的體積和孔徑，孔隙的體積和孔徑越大，其強(qiáng)度越低。即使對低水灰比的混凝土而言，其早期界面過渡區(qū)中孔隙的體積和孔徑都較相應(yīng)普通砂漿中孔隙為大，相應(yīng)地，前者的強(qiáng)度要弱(見圖2)。然而隨齡期增長，界面過渡區(qū)的強(qiáng)度變得和砂漿相當(dāng)甚至大于砂漿，這是因?yàn)樗嗍慕M成成分和骨料之間發(fā)生緩慢化學(xué)反應(yīng)而生成新的結(jié)晶產(chǎn)物，這些產(chǎn)物既能起到進(jìn)一步填充界面過渡層中孔隙的作用，又能有效減小過渡層中氫氧化鈣的量，從而減弱其對過渡層強(qiáng)度的不利影響。

由于反應(yīng)速度較為緩慢，其強(qiáng)度的增長只有到后期才表現(xiàn)得比較明顯。圖2即為齡期對混凝土過渡區(qū)材相和普通水泥石強(qiáng)度影響的對比試驗(yàn)結(jié)果。從圖上容易看出后期過渡區(qū)強(qiáng)度提高比普通水泥石為快，這很好地說明了上述理論分析符合試驗(yàn)結(jié)果。

(2)氫氧化鈣粗大晶體的大量存在

粗大的CH晶體的存在對界面過渡區(qū)的強(qiáng)度具有一定的影響。一方面因其層狀重疊排列使其比表面積減小，相應(yīng)范德華分子結(jié)合力也較小，從而黏結(jié)力也相應(yīng)減小;另一方面因CH晶體的定向排列使之更傾向于開裂。

(3)微裂紋的出現(xiàn)和存在

微裂紋的出現(xiàn)和存在是導(dǎo)致界面過渡區(qū)強(qiáng)度不高的又一重要因素。微裂紋的數(shù)量決定于各種不同的參數(shù)，其中包括骨料的粒徑和級配、水泥用量、水膠比、新拌混凝土的密實(shí)程度、養(yǎng)護(hù)條件、環(huán)境濕度和混凝土的放熱過程。例如，以級配差的骨料制作的混凝土拌合物在振搗過程中更傾向于泌水離析，從而在粗骨料周邊形成較厚的水膜或水囊。在相同的條件下，骨料的粒徑越大，可能形成的水膜的厚度也越大。在這種條件下形成的界面過渡區(qū)在承受拉應(yīng)力時(shí)由于骨料和水化水泥石的微應(yīng)變更容易開裂。