混凝土的微結(jié)構(gòu)

  混凝土是一類帶孔水泥基復(fù)合材料。作為一種廣泛使用的傳統(tǒng)
建筑工程材料，對其的研究停留在宏觀尺度上，采用物理和力學(xué)方
法研究其強度、變形以及密度等。在宏觀尺度上的研究可滿足一般
工程需要。近年來對混凝土建筑材料提出了更高強度、更高性能的
要求，研究人員發(fā)現(xiàn)可以通過改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)達到此目的。
為此，混凝土的研究尺度擴充到了細觀和微觀層次。對于用于工程
的水泥基材料，研究應(yīng)在宏觀、細觀和微觀層次上進行，以宏觀為
主，再向微觀深入
  混凝土斷裂力學(xué)
  混凝土結(jié)構(gòu)是指組成成分的種類、數(shù)量、尺寸、形狀以及分布
。
  宏觀層次對應(yīng)的分析是工程技術(shù)人員感興趣的范圍，主要表現(xiàn)
為混凝土作為一個連續(xù)勻質(zhì)各向同性的材料其整體的性能。如果將
內(nèi)部結(jié)構(gòu)一改性一宏觀性能作為一條關(guān)聯(lián)的鏈條，則宏觀層次的研
究只是鏈條的末端，是內(nèi)部結(jié)構(gòu)改性的結(jié)果。如果僅從宏觀層次上
研究混凝土，從材料學(xué)的角度而言則略顯粗糙，也不能從本質(zhì)上揭
示混凝土宏觀特性的原因，進而不能指導(dǎo)從改進材料的微觀結(jié)構(gòu)達
到改善混凝土性能的目的。借助于透射顯微鏡、掃描電子顯微鏡、
光學(xué)顯微鏡以及核磁共振技術(shù)等，可以分辨水泥水化產(chǎn)物以及骨料
的結(jié)構(gòu)，看到復(fù)雜的孔隙分布。微觀層次上的研究屬于化學(xué)范疇。
目前從理解混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和宏觀性能的關(guān)系上更多的是在細觀
尺度上。
  在細觀層次混凝土材料可看做由三相組分構(gòu)成：粗骨料、周圍
的均勻硬化砂漿和過渡界面區(qū)。而骨料和砂漿之間的過渡區(qū)是混凝
土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，是引起混凝土材料破壞的主要原因。細觀
層次上模型可用于研究混凝土成分對宏觀性能的影響。除上述三種
尺度外，目前研究的層次甚至達到納米數(shù)量級，如通過納米級材料
的加入可以提高混凝土的強度、韌性等，制作出高壽命、智能型以
及環(huán)保型的混凝土。但這是一門新興的領(lǐng)域，目前還處于探索階段
，下面從細觀角度介紹混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。硬化水泥漿體
 鈣礬石
  鈣礬石是成熟漿體的少數(shù)組分，大約占固體體積的10％～15％
，因此在硬化水泥漿體的微結(jié)構(gòu)中是小角色。結(jié)晶為針狀六面體，
長細比較大，長度約為5μm。雖然單個晶體尺寸小，在一般的光學(xué)
顯微鏡下觀測不到，在受到硫侵蝕的混凝土中，從斷面處可看到針
狀的輻射鈣礬石束。

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