混凝土界面過(guò)渡區(qū)的定量表征及彈性性能.pdf

1、混凝土材料是一種各向異性的多相非均質(zhì)材料，可以看作是由粗骨料、水泥砂漿及界面過(guò)渡區(qū)組成的復(fù)合材料。其中，界面過(guò)渡區(qū)起到橋梁的作用，它把性質(zhì)完全不同的骨料和水泥漿體兩種材料連接起來(lái)，成為一個(gè)整體。同時(shí)，由于混凝土界面過(guò)渡區(qū)存在晶體取向程度高、晶體尺寸大、孔隙數(shù)量較多和孔隙尺寸大等特點(diǎn)，因此界面過(guò)渡區(qū)是混凝土材料中力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)最薄弱的環(huán)節(jié)。本研究利用背散射技術(shù)和納米壓痕技術(shù)對(duì)界面區(qū)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)做了大量了研究。
　　 本文首先利

2、用背散射測(cè)試技術(shù)，通過(guò)圖片切割和灰度分析的方法，對(duì)界面過(guò)渡區(qū)孔隙率和未水化水泥顆粒進(jìn)行了定量分析。隨后，分別制作了骨料尺寸和類型、水灰比、養(yǎng)護(hù)時(shí)間和養(yǎng)護(hù)制度各不相同的若干樣品，利用背散射技術(shù)研究了這些因素對(duì)界面過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響，并探索其厚度的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)于石灰?guī)r而言，骨料尺寸越大，界面區(qū)厚度越大，界面過(guò)渡區(qū)的孔隙率明顯增高，未水化水泥顆粒的含量略微降低;以花崗巖為骨料時(shí)，界面區(qū)厚度比同樣大小的石灰?guī)r樣品要低，孔隙率較

3、低，未水化水泥顆粒含量較高;界面過(guò)渡區(qū)的厚度總體來(lái)說(shuō)隨水灰比的增大而增大，但當(dāng)骨料尺寸較大時(shí)，界面區(qū)厚度會(huì)達(dá)到一個(gè)臨界狀態(tài)，受水灰比影響減小;當(dāng)骨料尺寸較小時(shí)，界面區(qū)厚度增大的幅度會(huì)隨水灰比的增加而減小。養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，界面過(guò)渡區(qū)范圍越小，在達(dá)到90d齡期后，已經(jīng)基本難以從圖片上觀測(cè)到界面區(qū)的存在;養(yǎng)護(hù)濕度的降低會(huì)導(dǎo)致界面區(qū)孔隙率和未水化水泥顆粒的略微提高，對(duì)界面區(qū)厚度影響不明顯。
　　 通過(guò)背散射圖片灰度分析，對(duì)圖片中的灰度進(jìn)行

4、統(tǒng)計(jì)并做出概率分布曲線，利用多峰擬合可以統(tǒng)計(jì)出界面區(qū)中各相的體積分?jǐn)?shù)。通過(guò)得到的孔隙率和未水化水泥顆粒相對(duì)含量，與前文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證。通過(guò)水泥水化程度的計(jì)算方法，得到了水泥凈漿實(shí)際水灰比與孔隙率及未水化水泥顆粒含量的關(guān)系，并反推出實(shí)際水灰比的計(jì)算方法，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 利用納米壓痕，測(cè)試界面過(guò)渡區(qū)和水泥砂漿基體部分的彈性模量，通過(guò)數(shù)據(jù)分析觀察出界面過(guò)渡區(qū)的存在;利用粗骨料的粒徑分布、試件配合比以及界面過(guò)渡區(qū)厚度等已知數(shù)據(jù)