第四讲 普通混凝土的硬化及结构形成过程.ppt

第四讲普通混凝土的硬化及结构形成过程 主要内容 混凝土结构概述普通混凝土宏观堆聚结构的分层现象硅酸盐水泥的水化及凝结硬化 自学 水泥石的亚微观结构 自学 水泥石的工程性质 自学 水泥浆体与集料间的过渡区结构水泥石 集料的界面粘结和微裂缝混凝土结构模型 一 混凝土结构概述 结构与性能的关系硬化混凝土的结构与形成过程宏观结构微观结构 一 结构与性能的关系 材料的各种性能与其内部结构存在依存关系 材料的内部结构往往决定了其性能 因此改变结构 即可改变其性能 混凝土材料也不例外 混凝土的各种性能 强度 弹性 收缩 徐变 开裂 耐久性 均受混凝土的结构影响 二 硬化混凝土的结构 1 宏观结构 均匀普通混凝土的宏观组织呈堆聚状 内部结构十分复杂 组成 视为集料分散在水泥石中两相复合材料 2 微观结构 不均匀水化产物不同尺度的孔隙 多相 气相 液相 固相 多组分 粗细集料 水泥石 多孔 毛细管 孔隙 微裂缝 二 硬化混凝土的结构与形成 硬化混凝土的结构 水化水泥浆体集料水泥浆体和集料的过渡区混凝土结构的形成 拌和 浇注 密实 硬化 混凝土 三 过渡区 存在于在水泥浆体与集料结合的界面 过渡区是围绕大集料周围纳一层薄壳 此处的硬化水泥浆体的结构与系统中水泥石或水泥砂浆的结构有明显的不同 其厚度一般为10 15 m 是混凝土性能中的一个薄弱环节 二 普通混凝土宏观堆聚结构的分层现象 外分层定义危害内分层定义三个区域危害 一 外分层现象 定义危害 a图不同粒径的固体i粒子沉降距离 b图分层的开始 c图分层的结果 粗大的颗粒沉积于下部 多余的水分被挤上升或积聚于粗集料的下方而导致的混凝土不均匀现象 外分层使混凝土沿着浇灌方向的结构不均匀 其下部强度大于顶部 表层混凝土成为最软弱部分 二 内分层现象 定义 粗骨料间隙内砂浆中 砂颗粒及水泥颗粒下沉 水上浮的现象 三个区域 区域1 充水区域区域2 正常区区域3 密实区危害 充水区域是混凝土中最弱的部分 也是混凝土渗水的主要通道和裂缝的发源地 由于混凝土内分层 使混凝土具有各向异性的特征 表现为沿着浇灌方向的抗拉强度较垂直该方向的为低 三 硅酸盐水泥的水化及凝结硬化 钙硅比硅酸盐水泥水化产物的组成与结构水泥石的微观结构胶孔比 一 钙硅比 1 钙硅比定义3CaO SiO2 nH2OxCaO 2SiO2 yH2O 3 x Ca OH 2x CaO SiO2或X C S 称为钙硅比 2 影响钙硅比因素 氢氧化钙溶液的浓度当氢氧化钙浓度约为1 2mol L时 生成C S小于1的固相 由水化硅酸一钙和硅酸凝胶组成 如氢氧化钙浓度更低 则水化硅酸一钙就会分解成氢氧化钙与硅酸凝胶 当氢氧化钙浓度约为2 20mol L时 生成C S为0 8 1 5的水化硅酸钙固相 这一类水化硅酸钙统称为C S H 或CSH B 当溶液中氢氧化钙浓度饱和时 即CaO 1 12g L 生成碱性更高 C S为 1 5 的水化硅酸钙固相 这一类水化硅酸钙统称为C S H 或C2SH2 硅酸三钙的水化产物的组成不是固定的 和水固比 温度 有无异离子参与等水化条件都有关 在常温下 水固比减小 将使水化硅酸钙的C S提高 图1 水化硅酸钙的组成随水化反应的进程而改变 其C S随龄期的增长而下降 水化硅酸钙统称为C S H凝胶或C S H 一般所测得的C S比平均值通常变动于1 5 1 7之间 一 钙硅比 胶体 晶体 水化硅酸钙凝胶 呈纤维状 称托贝莫莱石凝胶 约占总体积的50 水化铁酸钙或或水化铁铝酸钙 Ca OH 2六方片状晶体 约占总体积的25 水化铝酸钙 六方板状晶体高硫型3CaO Al2O3 32CaSO4 32H2O 钙钒石 为针状或杆状晶体低硫型3CaO Al2O3 CaSO4 12H2O 二 硅酸盐水泥水化产物的组成与结构 四 水泥石的亚微观结构及强度 C S H凝胶的化学组成是不固定的 C S和水硅比在较大范围内变动 还存在Al3 Fe3 SO 4等离子 C S H有很大的比表面积 因为凝胶中有大量的孔存在 C S H结晶程度极差 C S H凝胶是由不同聚合度的硅酸根与钙离子组成的水化物 单聚物占22 30 三聚物和四聚物很少 其他多聚物达44 51 1 水化硅酸钙的化学组成与结构 C S H凝胶的形貌 P90图2 2 7 5 6 7 8 型C S H 为纤维状粒子 型C S H 呈网络状粒子 型C S H 等大粒子 型C S H 外观呈皱纹状 1 水化硅酸钙的化学组成与结构 2 氢氧化钙结晶相的组成与结构 具有固定的化学组成 纯度较高 属三方晶系 其晶体构造属于层状 其层状构造为彼此连接的八面体 结构层内为离子键 为片状形态 钙钒石属三方晶系 为柱状结构 见图2 2 7 12 单硫盐 AFm相 属三方晶系 呈层状结构 为六方板状结构 见图2 2 7 13 3 钙钒石和AFm的组成与结构 三 水泥石的亚微观结构 水泥石的组成 水泥凝胶 水化硅酸钙凝胶 Ca OH 2晶体 1 m 毛细管腔 未水化的水泥核心 网络结构 28 凝胶孔15 30埃 具有渗透性 渗透系数为10 14cm s 占水泥凝胶的1 6 1 5 1cm3绝对体积的水泥生成2cm3多的水泥凝胶 水泥石的含量约占总体积的1 4 水泥石的亚微观结构对水泥石和混凝土许多性能有很大的影响 凝胶孔的孔隙率与水灰比和水化进展无关 三 水泥石的亚微观结构 黑点 凝胶粒子 c 毛细孔 1 3微米 水泥石的孔结构胶孔比水泥石中的水 三 水泥石的亚微观结构 1 水泥石的孔结构 1 水泥石孔的分类 2 孔作用 3 水泥石的内比表面积 4 水泥石孔分布测定 5 影响水泥石孔分布的因素 1 水泥石孔的分类 水泥石孔的特点分布范围广 0 005 m 10 m存在形式 A 水泥水化物占有的空间中 B C S H凝胶粒子内部 凝胶孔尺寸细小 用扫描电镜也难也分辨 鲍维尔斯等人观点 凝胶粒子的直径约为100 10 10m左右 其中28 的胶孔 孔尺寸 15 30 10 10m 弗尔德曼观点 存在层间孔 水力半径在 0 95 2 78 10 10m之间 IO M 布特等人对水泥石孔径的分类 凝胶孔 104 10 10m 1 水泥石孔的分类 日 近藤连一 大门正机观点 提出了C S H凝胶孔结构模型 1 凝胶颗粒 2 窄通道 3 胶粒间孔 4 窄通道 5 微晶间孔 6 单层水 7 微晶内孔 7 6 5 4 1 水泥石孔的分类 Jawed对水泥石孔径的分类 P K Metha实验结果 小于1320 10 10m的孔对混凝土的强度和渗透性没有什么影响 将孔分为四级 小于45 10 10m 45 500 10 10m 500 1000 10 100m大于1000 10 10m 1 水泥石孔的分类 4 水泥石孔分布测定 汞压力法 15 10 10m 100 m等温吸附法 22 45 10 10mX射线小角度散射法 20 300 10 10m 5 影响水泥石孔分布的因素 水化龄期水灰比水泥石的矿物组成养护制度外加剂等 2 胶空比 定义水泥凝胶的体积对水泥凝胶和毛细管腔两者体积之和的比值 水泥抗压强度与胶空比之间的关系水泥抗压强度 f Axn式中 x 胶空比n 常数 取决于水泥的特性 在2 5 3 0之间 A 代表水泥的固有强度在2000 3000Kg cm2 2 胶空比 假定1cm3绝对体积的水泥 生成2 06cm3体积的水泥凝胶 设 c 水泥质量vc 水泥比容w0 混合水的体积 已水化水泥的份数则水泥凝胶的体积 2 06cvc 可用于水泥凝胶填充的空间总体积 cvc w0因此胶空比为 2 胶空比 如vc 0 319cm3 g 则 如有acm3体积的空气存在 则在式中w0 c用 w0 a c代替即可 由于x变动在0 1之间 根据上式水泥石的强度不能超过A 当x 1 水泥石的强度却随着水泥含量的增加而增大 这时 水泥石中甚至还存在着未水化的的水泥 这可能是由于在未水化水泥粒子表面包裹的水泥凝胶层较薄的缘故 3 水泥石中的水及其形态 分类 吸附水 自由水 结晶水 强结晶水 弱结晶水 凝胶水 毛细孔水 层间水 沸石水 T C鲍威斯观点 蒸发水 非蒸发水 一般分类 强度理论水泥凝胶产生强度的原因变形耐久性 四 水泥石的工程性质 1 强度理论 脆性材料断裂理论结晶理论孔隙率理论其他 1 脆性材料断裂理论 内容 水泥石的强度主要取决于水泥石的弹性模量 表面能以及裂缝大小 其抗断裂的能力可用葛里菲斯公式来表述 公式 2E C 式中 断裂应力E 弹性模量 单位面积的材料表面能C 裂缝长度 2 结晶理论 内容 硬化水泥浆体是由钙钒石的针状晶体和多种形貌的C S H 以及六方板状的氢氧化钙和单硫型水化硫铝酸钙等晶体交织在一起构成 它们密集连生交叉结合 接触 形成牢固的结晶结构网 水泥石的强度主要决定于结晶结构网中接触点的强度与数量 公式 A 巴拉克曾提出 f F式中 f 水泥石多孔体的强度 结晶接触点的强度F 断裂面上结晶接触点的面积 内容 水泥石的强度发展决定于孔隙率 或者说决定于水化生成物充满原始充水空间的程度 公式 T C鲍威斯建立的水泥石强度与胶空比的关系如下 f AXAn式中 f 水泥石抗压强度A n 经验常数 与水泥石熟料矿物组成有关XA 水化水泥在水泥石体积中填充的程度 介于0 1之间 3 孔隙率理论 近年来不少学者相继提出以下强度与水泥石孔隙率的半经验公式 0 1 P B 0exp CP D ln P0 P 0 1 E P 式中 水泥石抗压强度 0 水泥石假想能达到的最大抗压强度P 孔隙率P0 最大孔隙率 即孔隙率为P0时 强度值为0B C D E均为常数 4 其他理论 2 水泥凝胶产生强度的原因 第一种类型 物理吸引水泥凝胶的比表面积约20万m2 kg 胶粒间距很小 约15 30埃 通常把这种现象归于范德华力 第二种类型 化学键这种结合较范德华力强的多 但化学键仅在胶粒的一小部分界面上发生 注意 象水泥凝胶这样大的比表面积 并不是产生高强的必要条件 不能对物理和化学的两种结合分出主次 但是两者对水泥石的强度起着相当大的作用 这是无疑的 二 变形 1 弹性模量2 收缩变形3 徐变 三 耐久性 抗冻性抗渗性抗化学侵蚀性 六 过渡区结构 研究背景过渡区结构过渡区强度 一 研究背景 混凝土的拉伸破坏为何呈脆性 而压缩破坏时为何具有一定的弹塑性 混凝土各组分材料当分别以单轴压力试验时 直到破坏都保持弹性 而为何混凝土却表现为非完全弹性行为 混凝土的抗压强度为何能较其抗拉强度高一个数量级 水泥用量 水灰比和水化龄期均相同 为何水泥砂浆的强度比混凝土高 为何混凝土的抗渗性比相应的水泥浆体低一个数量级 混凝土暴露在火中 为何弹性模量的降低比抗压强度要快得多 二 过渡区结构 1 过渡区成因2 过渡区模型3 界面过渡区特点 1 过渡区成因 首先 贴近粗集料表面的水灰比大于混凝土的本体 其结果孔隙比水泥浆本体或砂浆基体多 其次 水灰比值高 结晶约束小 此处所形成的结晶产物的晶体尺寸大 再次 板状氢氧化钙晶体往往导致取向层的形成 以其C轴垂直于粗集料的表面 2 过渡区模型 3 界面过渡区特点 局部水灰比高 孔隙率大 CH及多 及晶粒粒径大 CH取向性生长 三 过渡区强度 1 影响因素孔的体积和孔径大小 氢氧化钙晶体的大小与取向层 存在的微裂缝 过渡区的孔的体积和孔径均比砂浆基体大强度低大的氢氧化钙晶体表面积小 范德华力弱粘结力较小 微裂缝 界面缝 强度低 三 过渡区强度 2 改善措施 采用活性掺料 降低CH尺寸及取向性 增加密实性 降低W C 减少骨料下方的充水区域 也会使CH的尺寸减小 取向性差 减小骨料的粒径 合理的级配以及粗糙表面 加强搅拌 振实 养护等工艺措施 四 过渡区对混凝土性能的影响 过渡区的粘结强度较低 为成混凝土中的薄弱环节 1 强度下降 2 微裂缝导致混凝土的非弹性破坏 3 受拉时微裂缝的扩展比压荷载作用更为迅速f拉 f压 4 刚度下降 5 耐久性下降 七 水泥石 集料的界面凝结和微裂缝 水泥石和集料界面的凝结强度 往往是普通混凝土中最薄弱的环节 特别是在粗集料下侧的孔穴部位 尤为薄弱 原因如下 1 水泥石和集料界面的凝结 有物理结合和化学结合之分 物理结合是由于界面间的凝结和机械啮合作用而引起的 集料的形状 表面状态和刚度 是物理结合的影响因素 用表面粗糙的花岗岩和石灰石集料制成的混凝土 其抗弯和抗压强度要比表面光滑的卵石制成的高达30 七 水泥石 集料的界面凝结和微裂缝 很多集料会与水泥石发生一定程度的化学反应 而形成化学结合 根据化学结合的不同 集料可以分为两类 1 在水泥石中形成强接触层 而集料表面层则较其内部为弱 如石英石 2 在集料表面和水泥石均形成弱接触层 如许多碳酸盐岩石 七 水泥石 集料的界面凝结和微裂缝 2 在混凝土中往往在承受荷载之前就已存在着微裂缝 水泥石的收缩是引起微裂缝的主要原因 由于在混凝土中存在着集料对水泥石的约束作用 混凝土的收缩一般小于水泥石 八 混凝土结构模型 中心质假说 吴中伟硬化混凝土的4个结构层次 黄蕴元 一 中心质假说 1 中心质假说内容 2 结构模型 3 混凝土的理想结构模型 4 中心质网络化 界面区组成结构和中心质效应的含义与作用 5 负中心质对混凝土结构及性能的影响 6 负中心质种类 1 中心质假说内容 50年代 由吴中伟教授提出 混凝土是由各级分散相分散在各级连续相中而组成的多相聚集体 中心质假说将各级分散相命名为中心质 将各级连续相命名为介质 中心质与介质根据尺度各分为大 次 微3个层次 大中心质 包含各种集料 掺合料 增强材料 长期残存的未水化的水泥熟料 次中心质 是粒度小于10 m的水泥熟料粒子 属于过渡相组分 微中心质 是水泥水化后生成的各种晶体 包括 型C S H纤维状和网状结晶 1 中心质假说内容 大介质 是大中心质所分散成的连续相 其中有结构膜层 次介质 是次中心质所分散成的连续相 其中有水化层 微介质 是微中心质所分散成的连续相 型C S H 尺寸较小的不规则形的粒子与结构水及吸附水均可视为该级的连续相 负中心质P 包含孔 缝这种特殊的分散相 在3个层次的中心质与介质间均有各自的界面区 即界面 2 混凝土的结构模型 3 混凝土的理想结构模型 1 各级中心质 分散相 以最佳状态 均布 网络 紧密 分散在各级介质 连续相 之中 在中心质与介质间存在着过渡区的界面 是渐变的非匀质的过渡结构 结构组成的排列顺序为中心质 界面区 介质 2 网络化是中心质的特征 各层次的中心质网络构成水泥基材料的骨架 各级介质填充于各级中心质网络之间 强化网络骨架是提高水泥基材料性能的一个必要条件 3 界面区保证着中心质与介质的连续性 因此 界面区的优劣决定了水泥基材料的强度 韧性 耐久性 整体性与均匀性的优劣 界面区不应是水泥基材料的薄弱部分 因为它的作用是将中心质的某些性能传给介质 应是有利于网络结构的形成和中心质效应的发挥 强化界面区是提高水泥基材料性能的又一个必要条件 3 混凝土的理想结构模型 4 各种尺度的孔 缝也是一种分散相 分布在各级介质中 因此也是中心质 尺度较大的孔 毛细孔 对强度等性能不利 也不参加构成网络 因此 对其尺度与含量应加以限制 但是 它在水泥基材料中还其中补给水分与提供水化物空间的有利作用 孔的有利作用过去很少提及 但吴中伟教授对此一直很重视 认为孔在水泥基材料中的存在 除有利于水化外 今后在研究开发轻质 高强 提高抗渗与耐久性 时 应加强并深化对孔的研究 4 中心质网络化 界面区组成结构和中心质效应的含义与作用 1 中心质网络化中心质网络化不仅包括各种金属增强材料与金属增强网片在水泥基材料中形成的大中心质网络骨架 还有不同尺度 不同性质的纤维增强材料在水泥基材料中形成的大中心质与次中心质网络 聚合物在混凝土中所形成的次中心质网络 MDF 无宏观缺馅 材料中大量未水化水泥熟料粒子间充满的聚合物与水化反应生成的相互交错的网络物所形成的次中心质与微中心质网络 1 中心质网络化 聚合物水泥熟料粒子间充满的聚合物与水化反应生成的相互交错的网络物所形成的次中心质与微中心质网络 聚合物与水泥两项间的化学键和作用形成的两项互穿网络结构而成为次中心质与为中心质网络以及各种水化产物形成的针 柱状结晶相互组成的微中心质网络 2 界面区组成结构 界面区通过强化 能够具有比介质更好的物理力学性能 因此 强化界面区是提高水泥基材料各种性能的关键 当今人们对界面区的认识 总是认为界面区是薄弱环节 总是研究如何减少或削弱其影响 而从中心质假说的观点 吴中伟教授提出 通过界面化学结合作用与中心质效应叠加作用 能够强化界面结构 从而提高水泥基材料的均匀性与整体性 认为在这方面具有很大的潜力 应深入地研究中心质效应 不仅界面区本身可以形成网络 还可设想通过中心质效应来建立中心质的网络 3 中心质效应 在中心质假说中提出了中心质效应的概念 因为大中心质效应对这个体系的形成 发展与与性能起着重要的作用 她能够改善大介质的某些性能 使在效应范围内的大介质得到强化 如强度 密实度等都得到十分显著的提高 中心质效应与界面区有密切的关系 薄弱的界面区会阻断或削弱中心质效应的发挥 界面区性能越好 中心质效应愈能得到发挥 使有效效应距 效应半径 能增大 效应的叠加作用也能得到加强 对中心质的网络化也有利 当中心质间距小于有效效应距时 由于效应圈互相叠加 就能产生效益叠加作用 使界面得到进一步强化 并使水泥基材料的有关性能得到显著提高 中心质效应三要素 1 效应程度 反映界面处效应的大小 主要取决于中心质的表面物理 化学性能与变形性能等 2 效应梯度r 反映效应程度随界面距而变化 递减 的梯度 主要取决于界面区性质的优劣 3 有效效应距X 反映中心质效应能明显达到介质的有效范围 4 负中心质对混凝土结构及性能的影响 负作用吴中伟教授认为 在混凝土结构中所必然存在的作为特殊分散相的孔 缝不仅是混凝土结构的缺陷 当混凝土中的孔 缝额尺度超过一定范围时 对混凝土的许多性能 强度 刚度 变形性能等力学行为及抗渗 抗冻 耐蚀等耐久性 起负作用 4 负中心质对混凝土结构及性能的影响 积极作用 1 孔 缝能为水泥的继续水化提供水源及供水通道 又可成为水化产物生长的场所 为混凝土结构及性能的发展创造条件 2 由于混凝土中形成了各种中心质的网络骨架 所以荷载 干湿 温度等外界因素的作用 并非完全反映为外形体积的变化 而可能更多地反映在孔 缝的变化 4 负中心质对混凝土结构及性能的影响 3 尺寸较小的孔 缝 不但对混凝土的某些性能如强度 在一定水压下的抗渗性无害 而且对轻质 隔热及抗冻性还有一定的变化 4 可利用孔 缝网络来改善混凝土结构 如用聚合物浸渍形成大中心质网络 注意 凝胶微晶间孔与内孔不属于负中心质 而应归属于微介质 5 负中心质种类 负中心质按其形成及发展过程 分为原生孔缝和次生孔缝两种 原生孔缝 是指混凝土在制备过程中即已形成并在养护后即已存在的孔缝 次生孔缝 是在混凝土养护结束后 在使用过程中 由于荷载 温度变化 化学侵蚀等外界因素以及内部的化学与物理化学变化的继续 在已硬化的混凝土中所产生的新孔缝 是原生孔缝的引发 延伸和扩展所形成的 形成原生孔缝和次生孔缝的原因 1 由原材料带入或制备过程中混入的气泡 表现为原生大孔 2 由外加剂如引气剂 减水剂等所引入的气泡 表现为原生大孔 3 多余的拌合水所留下的孔 表现为原生大孔或毛细孔 4 大中心质周围的水膜所形成的孔 表现为原生大孔 形成原生孔缝和次生孔缝的原因 5 次中心质周围的水膜所形成的孔 表现为原生大孔或毛细孔 6 水泥水化过程中的减缩 化学收缩 引起的孔 表现为原生或次生的毛细孔或过渡孔 7 水化产物结晶转变所留下的孔 8 次中心质水化后留下的Hadley孔 由Hadley所发现而命名的孔 这是水泥熟料颗粒完全水化并干缩后所余留的孔 表现为次生的细孔 9 由于外界条件 如 荷载 干缩 冷缩 所引起的孔缝 表现为次生的大孔及毛细孔 这是负中心质变化最主要也是最常见的原因 二 硬化混凝土的4个结构层次 4个结构层次内容 基本概念 混凝土强度理论 实用意义 一 4个结构层次内容 黄蕴元教授对硬化混凝土结构的研究 是根据材料的结 构特征划分为原子 分子 细观 粗观和宏观4个层次 通过对混凝土不同层次上的结构与力学行为的研究 掌握其规律 从而在设计混凝土工艺过程中 可在混凝土不同的结构层次上按指定要求 分别从组分 结构及界面对混凝土进行综合设计 并可对混凝土进行改性或预测混凝土在特定条件下的使用寿命 一 4个结构层次内容 4个结构层次是按照在光学显微镜下能见到的结构单元尺度来划分的 1 原子 分子层次 2 细观层次其尺度为10nm 1mm 研究的内容为硬化水泥浆体的孔隙率 晶体与胶体的比例 和不同相之间的额界面诸因素 一 4个结构层次内容 3 粗观层次其尺度为1mm到几厘米 以粗集料与水泥砂浆基材的界面作为主要的结构参数 砂浆中的大孔 砂 水泥浆体的界面和裂缝 反映了细观 粗观层次上的结构特征 4 宏观层次是工程结构单元尺度 二 基本概念 1 力学行为是指材料发生变形和断裂的全部特征和过程 在混凝土的原子 分子 细观和粗观层次上 组分 结构和界面在不同方面和不同程度上影响其宏观力学性质 其综合影响 则决定了整体混凝土的宏观力学行为 2 结构是不同的键和结构元的集合 主要是不同键和界面的集合 而界面实际上是离子 分子或微晶等组成的过渡区 从混凝土的结构形成到结构破损的整个过程中 始终贯穿着界面的形成 转移和消失 而且还会发生双电层的形成 转移和消失 二 基本概念 3 能量是贯通所有结构层次的共同物理量 他也是确定组分 结构 界面 性能关系的主要媒介 混凝土的抗拉强度是其地位体积内界面能的函数 4 键和结构元的集合总是统计性的 因而其一般性质也是统计性的 5 表面能如果在应力作用下 应不能不能转变而及时消散 或者不在变形时的晶形转变中被消耗 又不发生其他能耗 裂缝就会产生并使应不能转变为表面能 楞边能和棱角能 其中表面能是最主要的 并会贮存在整个材料体系中 影响其力学性能 二 基本概念 6 如果混凝土在所受的应力下 不同层次的组分 结构和界面 能自动转变至对抗力更为合适的状态 则其抗变形性及强度就能提高 7 孔隙不仅在粗观层次而且也在细观层次影响混凝土的力学行为 孔的尺寸和现状在这种影响着起着重要作用 孔不能被认为仅是混凝土中的一个无质量的空洞 在小孔所形成的细缝中 而孔壁间的范德华力及其他长程力将影响混凝土的力学行为 三 水泥石强度与孔结构的关系 黄蕴元教授把硬化混凝土的结构划分为4个层次 通过材料的组分 结构 界面的多层次研究 促进了按使用要求与使用寿命来进行混凝土材料力学行为的综合设计 并把混凝土工艺理论在结构层次上和混凝土强度理论相适应 在80年代建立起包括不同层次的组分 结构等多参数的混凝土强度理论 三 水泥石强度与孔结构的关系 水泥石的潜在强度决定原子 分子层次的结构 微观 细观层次的孔结构对强度的影响 有软包体的多相分散体系中 在细观 粗观层次上的应力集中对强度的影响 水泥石的强度 P 总孔隙率 W 孔隙的相对比表面积 K1 K4 材料常数 由实验决定 三 水泥石强度与孔结构的关系 上式揭示的不但是孔隙在各个层次对强度所起的作用 而且除了总孔隙率P以外 还有孔径分布 W 以及在分子层次里的潜力其作用 四 实用