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蒸养混凝土引气干问题
常压蒸养预应力高性能混凝土引气的若干问题
第一章序论
自从1824年JosephAspdin发明波特兰水泥以来,随着水泥生产技术及强度的不断提高和水泥的品种不断扩大,水泥混凝土的应用日益广泛。
目前,水泥混凝土已经是使用最广泛和最大宗的人造建筑材料。
混凝土是一种非常耐久的结构材料,如果根据使用的环境情况对其进行正确地设计,同时认真地按照要求进行施工和养护,混凝土的使用寿命可达百年以上,类似成功的工程实例不胜枚举。
然而近20年来,国内外都出现了相当多的混凝土结构未达到预期使用寿命而过早破坏的实例。
据美国国家材料顾问委员会1987年提交的报告显示
(1),全美国约有253000座混凝土桥梁的桥面板使用不到20年,就已出现不同程度的破坏,同时还以每年35000座的数量增加,粗略估计每年的经济损失将以数十亿美元计。
又据1998年美国土木工程学会的一份材料估计,美国仅为修理和更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需800亿美元,而现在联邦政府每年为此的拨款只有50~60亿美元。
另有资料指出,美国因除冰盐引起钢筋锈蚀需限载通行的公路桥梁已占桥梁总数的1/4。
与国外情况一样,我国混凝土结构物的耐久性问题也不容乐观。
由于冬天洒除冰盐及冻融作用,京津地区的部分城市立交桥使用十几年后就出现问题,以至不得不限载、大修或拆除。
海港基础设施工程由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差,许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂等问题,致使我国的海港混凝土码头一般使用十年左右就需要大修。
盐冻也对混凝土路面造成伤害,东北地区一条高等级公路只经过一个冬天就大面积剥蚀。
为了提高混凝土的耐久性,除了在设计上和施工及养护上充分重视以外,一项重要的措施就是在混凝土中掺加矿物掺合料和外加剂。
高性能混凝土就是在这种环境下出现的。
在高性能混凝土的设计中,除粉煤灰和矿粉以外,各种外加剂的掺入也是非常重要的。
其中掺入引气剂是配制高性能混凝土的一项重要手段。
引气剂是指在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定且封闭的微小气泡的外加剂。
引气剂的掺量通常在0.01%左右,可使混合物中引气量达到3%~5%。
据估计,在此情况下,每立方米混凝土中将引入上百亿个小气泡,从而改善了新拌混凝土的和易性,使硬化混凝土的抗融性、耐久性得到显著提高。
早在20世纪30年代,美国、日本、英国等国家就开始使用引气剂。
最早获得专利权的混凝土引气剂是木松香精制过程中的副产品——文沙(vinsol)树脂,并一直沿用至今。
为了规范混凝土引气剂的使用,美国于1942年首先制定了引气混凝土的施工规范,随后美国材料试验学会(ASTM)也制定了相应的标准。
1948年以后,引气剂和引气减水剂在美国公路、港口、桥梁等工程中得到了广泛的应用。
早在50年代,我国的吴中伟先生就首先开发了松香类引气剂,并在水利工程中推广使用,对提高建国初期水利工程的混凝土耐久性起了很大的作用。
在混凝土工程中谨慎地使用一定量的引气剂,可提高混凝土的流动性、和易性、可泵性、减少拌和物的离析和泌水,从而提高混凝土的均匀性、耐久性,并在面对恶劣环境的时候极大的提高混凝土的使用寿命。
虽然我国使用引气剂已有50余年的历史,但至今引气剂混凝土的优良性质还没有被工程界认可。
目前引气剂在我国的使用量还微乎其微,掺引气剂的混凝土仅占总量的百分之几。
许多应该掺或必须掺引气剂的混凝土工程因为没有使用引气剂,从而造成混凝土工程的过早破坏。
究其原因,除了对混凝土使用寿命的漠不关心以外,主要是担心引气剂的掺入会降低混凝土的强度。
而在预应力混凝土中掺加引气剂更是不被大多数设计和施工人员所接受。
预应力混凝土一般指预应力钢筋混凝土(PrestressedReinforcedConcrete),通过张拉钢筋,产生预应力。
采用预应力混凝土可以充分利用混凝土材料高强度的特性,提高混凝土构件的抗拉能力,防止或推迟混凝土裂缝的出现,从而使混凝土制品的抗裂性,耐久性得到很大的提高,同时减轻结构自重,节约材料。
预应力混凝土在我国使用十分普遍,但由于认识和历史的原因,一些预应力混凝土结构正在遭受着严重的耐久性问题,同时一些正在和即将建设的预应力混凝土结构,由于未从耐久性出发进行设计和施工,也必将面临同样的问题。
这些预应力混凝土结构在面对严酷的环境的时候,势必会出现一系列的耐久性问题而过早的破坏,最终影响结构物的正常使用。
我国目前的预应力混凝土结构,特别是铁路的预应力混凝土结构主要是通过常压蒸汽进行加速养护的。
蒸汽养护在加速混凝土强度增长的同时也会降低混凝土的耐久性能。
而在预应力混凝土面临严酷环境时,必须要求混凝土结构具有较高的耐久性能。
在常压蒸汽养护的条件下,能否通过在预应力混凝土中引气的方式来提高结构物的耐久性和使用寿命,现有的养护方式是否会对预应力混凝土结构的力学性能、长期性能和耐久性能产生不利的影响,将是本文主要的研究课题。
第二章国内外预应力混凝土引气概况
2.1国外
目前,不少国家在关于能否在混凝土中掺加引气剂的问题已达成共识。
美国、加拿大、瑞典、芬兰、挪威、日本等国,80%以上的混凝土中都掺加了引气剂,特别是在水工结构物、公路、桥梁、海港工程的混凝土中都无一例外的掺加了引气剂。
一般而言,在处理混凝土耐久性问题时,国外通常的做法是先对混凝土所处的环境进行分类,在不同的环境下要求混凝土应满足不同的含气量、最小胶材用量、最大水胶比、最低强度等级等条件。
当混凝土处在比较严酷的环境中时,一般要求在混凝土中引气。
下面就不同国家在不同环境条件下对混凝土的要求进行概括。
2.1.1美国
在ACI318–95中,混凝土所处的环境被分成了严酷环境和一般环境两种。
一般认为桥面板,路沿石,车库和蓄水池等是处于严酷环境中的结构物,部分不与土壤直接接触的梁、柱和板是处于一般环境中的结构物。
在混凝土遭受冻融或盐冻破坏时,ACI规定应对混凝土进行引气,如表1所示。
表1ACI318–95对混凝土含气量的规定
环境条件
含气量,%
骨料粒径,mm
严酷环境
中等环境
9.5
7.5
6.0
12.5
7.0
5.5
19.0
6.0
5.0
25.0
6.0
4.5
37.5
5.5
4.5
51.0
5.0
4.0
76.0
4.5
3.5
2.1.2加拿大
CSAA23.1-94规定,在不包含氯离子的情况下,混凝土所处的环境被分成三种:
F1暴露在冻融条件下的饱水混凝土,如水池底板、天井、网球场和浸泡在淡水中的设施等。
F2暴露在冻融条件下的不饱水混凝土,如建筑物的外墙和外柱等。
N暴露在没有冻融也没有氯离子环境下的混凝土,如建筑物的内墙和内柱等。
CSAA23.1-94规定了在不同环境下混凝土28d的最小强度和最小水胶比,如表2所示。
对预制混凝土,CSAA23.4特别规定,只要结构物处在受冻地区,混凝土的最低含气量就应大于5%,最大水胶比应小于0.45,最小的强度应大于30MPa。
表2CSAA23.1-94对混凝土强度、最大水胶比和含气量的规定
暴露环境
28d最小强度,MPa①
最大水胶比
含气量,%
10mm
10~14mm
28~40mm
F1
30
0.50
6~9
5~8
4~7
F2
25
0.50
5~8
4~7
3~6
N
设计值
设计值
/
/
/
注①:
测试强度采用Φ150×300mm圆柱体试件
2.1.3欧洲
欧洲标准委员会出版的EN206-1:
2000[11]中,将有抗冻要求的混凝土环境分成了4类,分别为:
XF1:
中等程度饱水,无除冰盐存在的环境;
XF2:
中等程度饱水,有除冰盐存在的环境;
XF3:
高程度饱水,无除冰盐存在的环境;
XF4:
高程度饱水,有除冰盐存在的环境。
在标准附录F中,对混凝土最大水胶比,最小强度等级,最小水泥含量,最小含气量进行了规定,如表3所示。
表3不同环境下EN206-1:
2000对混凝土抗冻性的控制要求
环境条件
水胶比
强度等级
水泥用量
含气量
XF1
0.55
C25/30
≥300
/
XF2
0.55
C30/37
≥300
≥4.0
XF3
0.50
C30/37
≥320
≥4.0
XF4
0.45
C30/37
≥340
≥4.0
欧洲设计规范(CEB/FIP–ModeCode1990)特别规定,在冻融环境下,预应力混凝土与钢筋混凝土应含有相同的含气量。
2.1.4德国
德国规范“DIN1045/A1用于结构的混凝土——设计和制造”中,混凝土被分为两个基本等级:
BⅠ(强度等级为B2~B25)和BⅡ(强度等级大于B35)。
规范规定,当混凝土处在潮湿的冻融循环条件下时,混凝土应具有很好的抗冻性。
为此除了水胶比小于0.40的非常干硬的混凝土以外,无论是处于BⅠ级或是BⅡ级的混凝土中都必须掺加引气剂,且含气量需满足表4的要求。
表4DIN1045/A1对混凝土含气量的规定
骨料的最大粒径,mm
空气含量,%*
8
≥5.5
16
≥4.5
32
≥4.0
63
≥3.5
2.1.5瑞典
在瑞典建筑部出版的混凝土建筑手册(Boverket’shandbookonconcreteconstruction,以下简称BBK94)中,将有抗冻性要求的混凝土环境分成了以下四类:
B1:
可忽略的严酷环境。
B2:
轻微的严酷环境——中等湿度的没有氯离子存在的冻融环境。
包括处于室外与地平线夹角超过30°的建筑物表面,如建筑物的立面。
B3:
中等严酷环境——处在潮湿或者非常潮湿的环境中没有或者只有少量的氯离子存在并经受冻融循环作用的环境。
包括处于室外与地平线夹角不超过30°的建筑物表面,如阳台、泡在清水中的大坝和码头等。
B4:
非常严酷的环境——结构物处在潮湿或者非常潮湿的环境中,有中等或大量氯离子存在,并伴随冻融循环的环境。
如处于海水浸泡和位于浪溅区的混凝土结构物。
当环境条件为B3或B4时,BBK94通常要求掺加引气剂。
根据骨料粒径不同,混凝土的最小含气量和最大水胶比如表5所示。
表5BBK94对混凝土的最小含气量和最大水胶比的规定
环境条件
含气量,%
水灰比
最大粒径32mm
最大粒径16mm
最大粒径8mm
B1
/
/
/
/
B2
/
/
/
≤0.60
B3
≥3.5
≥4.0
≥4.5
≤0.55
B4
≥5.0
≥6.0
≥6.0
≤0.45
2.1.6挪威
在挪威规范“NS3473–92混凝土建筑和设计准则”和“NS4320–98房屋建筑注释条款”中,混凝土的环境条件被分为以下两类:
NA:
轻微的严酷环境;包括户外结构物,内部有潮湿环境存在的结构物和处于清水中的结构物。
MA:
严酷环境;包括环境中有氯离子存在的水中结构物,位于浪溅区的结构物和受到侵蚀性气体或化学物质危害的结构物。
无论在何种环境条件下,当结构物处在有冻融循环或潮湿的环境中时,混凝土都必须引气。
在这种情况下,混凝土中的空气含量应为3%~6%。
2.1.7日本
日本的商品混凝土标准JISAS308:
1988中4.1c规定,所有的预拌混凝土都必须引气(含气量≥4.5%),非引气混凝土属于特种混凝土。
2.2国内
我国规范JGJ55–2000中规定,长期处于潮湿和严寒环境中的混凝土,应掺用引气剂或引气减水剂。
见下表6。
表6长期处于潮湿和严寒环境中混凝土的最小含气量
粗骨料最大粒径(mm)
最小含气量(%)
40
4.5
25
5.0
20
5.5
但长期以来,我国的钢筋混凝土相关规范中都有“预应力混凝土不易引气”的规定。
如在TB10210–2001中规定,“引气剂不宜用于蒸汽养护混凝土及预应力混凝土”。
2.3小结
由上面的论述可以看出,对于是否能在混凝土中引气,国内外规范存在较大的差异。
国外规范一般规定,只要混凝土有耐久性的要求,不区分混凝土类型,都要求在混凝土中引气,且混凝土的含气量一般要求在4%以上。
而我国规定,当混凝土结构物处在比较严酷的环境中时,混凝土中应掺用引气剂或引气减水剂,但对于预应力混凝土,规范中仍禁止引气,对于蒸养的预应力混凝土结构物更是明令禁止。
一方面是严禁在预应力混凝土结构物中引气,一方面是处在严酷环境下的预应力混凝土结构物耐久性严重不足,高强度根本不足以抵抗耐久性破坏,破坏实例层出不穷。
考虑到国外发达国家在混凝土耐久性方面的规范和经验,我们不禁要问,混凝土的耐久性和强度究竟那个更重要?
在全面的考察一个结构物的使用情况的时候,是强度更重要,还是使用寿命更值的关注?
在处理预应力混凝土是否引气的问题上我们是否存在因噎废食、本末倒置的现象?
第三章本文的主要研究内容和方法
3.1本文研究的主要内容
通过前两章的内容我们知道,对于是否可在预应力混凝土结构物中引气,国内外的建筑规范中作出了相反的规定。
在混凝土中掺加引气剂是提高混凝土耐久性的一项重要手段,但不可否认引气剂的掺入也确实带来了一些影响混凝土品质的问题。
那么优点和缺点到底哪一个是问题的主要矛盾,或者说在何种情况下哪一个是主要矛盾,我们应该对此有一个清楚的认识。
既不能在预应力混凝土中随意的掺用引气剂,引起可能的工程事故,也不能对预应力混凝土引气这个问题一刀切,置混凝土于恶劣环境下的使用寿命不顾。
正确的思路应该是,当混凝土处在严酷环境中面对严重的耐久性问题时,首先应按照耐久性进行设计和施工,在需要掺加引气剂的情况下必须掺加引气剂,其次再对掺加引气剂导致的不良问题进行解决。
目前之所以禁止在预应力混凝土中引气,比较普遍的解释主要有以下三点,其一是引气混凝土在蒸汽养护时与非引气混凝土相比会引起较大的膨胀变形,对结构造成破坏;其二是在混凝土中引入气泡后,增加了混凝土中的空隙,降低了强度;其三是预应力混凝土中引气后可能引起长期徐变增大,从而引起应力松弛。
在混凝土中掺加了引气剂后,确实增加了混凝土中的空隙,降低了混凝土的强度。
但是引入气泡是否一定会引起肿胀,肿胀是否一定会引起破坏,以及引气后混凝土长期徐变是否一定会增大,增大了多少,至今尚未见到相关论述和试验数据。
本文拟通过试验对上述问题开展研究。
3.2研究方法
本课题的研究是基于铁道部课题“京沪高速铁路C50高性能混凝土试验研究”的基础上展开的。
在试验中采用京沪高速铁路C50高性能混凝土作为试验混凝土。
课题的研究计划如下:
首先从理论上对混凝土中掺加引气剂的问题进行研究。
研究的内容包括引气蒸养后水泥的水化产物,蒸养的适宜温度,蒸养可能引起的膨胀变形,力学性能和耐久性能的变化。
第二步,在理论研究之后进行试验研究。
试验的内容主要包括新拌混凝土蒸养膨胀率测定试验,孔结构参数试验,力学性能试验,长期性能试验和耐久性能试验。
最后,对试验研究结果进行总结,得出结论。
第四章理论研究
4.1蒸汽养护时混凝土硬化的物理化学过程
4.1.1常压高温蒸汽养护下水泥水化新生物的组成
大量关于在50℃~100℃常压蒸汽养护条件下水泥水化的研究,是以前苏联科学家为主开展的。
Ю.М.布特、П.П.布特尼柯夫、T.М.别尔科维奇、И.B.克拉夫钦科、М.М.马扬茨、Ю.C.马里宁、C.A.米洛诺夫、B.H.季马绍夫、H.泰勒、G.克劳塞克、R.纽塞尔及其他许多学者,都对此方面的研究做出了贡献。
Ю.М.布特、П.П.布特尼柯夫、М.М.马扬茨、Ю.C.马里宁的研究表明,在50℃~90℃之间的不同养护制度下,生成了碱度为1.7~2的水化硅酸盐相。
而且,在50℃时还曾发现C/S比值较高的不稳定相,它的强度低于其他水化硅酸盐相。
根据资料显示(46),水化硅酸钙的碱度,会随着硬化温度的升高而将低。
A.格鲁杰莫和H.泰勒(44、46)发现,水泥石在50℃~100℃的水化过程中将会生成低碱度的水化硅酸钙C–S–H(Ⅰ)凝胶,Γ.伊顿认为(16),在50℃~100℃时生成的水化硅酸钙凝胶的特点是C/S比值较高,并含有较多的铝、铁、硫的离子。
Ю.М.布特、B.B.柯尔巴索夫和B.H.季马绍夫(5)指出,虽然C3S和C2S水化时,生成不同水化硅酸钙取决于不同的温度,因为温度决定着胶材的溶解度、液相的过饱和程度及固相反应的特征等,水化硅酸钙的组成在20℃~100℃的温度区间内的变化并不显著,而且温度也不可能成为水化硅酸钙结构显著变化的原因。
I.奥德勒的资料显示(53),影响水化硅酸钙碱度的,只有Alite的水化程度,其水化程度在5℃~50℃的区间内是与硬化温度无关的。
水化程度为10%时,生成C/S≈3的水化硅酸钙。
在以后的快速水化期内,形成C/S=1.15的水化硅酸钙,而后又转变为C/S=2.1的水化硅酸钙。
C3A在水化时,生成硫方晶系的C4AH19(5),在湿度较低时转变为结晶水较少的水化铝酸钙,一直变到C4AH7,这个过程是可逆的,这是由该化合物的特性所决定的。
这种化合物,尤其是在较高的养护温度下,随着时间转变为强度较低的C3AH6稳定立方晶体。
C4AF的水化与C3A类似。
此时,Fe2O3的存在保证了C3AH6六方晶体在高温下的稳定性。
C3A和C4AF矿物和水泥中含有的石膏相互作用。
这些矿物大部分均参与和石膏的反应,生成水化硫铝酸钙。
概括水泥在高温养护下的现有资料,可以认为,在标准温度下硬化和高温常压蒸汽养护条件下生成的新生物之间是没有本质区别的。
换句话说,高温只是加快了水泥水化的速度,水泥水化的本质并没有变(当温度升至80℃时,水泥水化的速度比在20℃时增加5倍;同理当升至100℃时,水泥水化的速度比20℃时增加9倍)。
波特兰水泥在20℃~100℃温度区间内水化时的主要生成物是C–S–H弱结晶水化硅酸钙,其组成为C–S–H(Ⅰ),C–S–H(Ⅱ)、Ca(OH)2以及CaCO3。
同时生成少量C3SH2和C2SH(A)和其他以亚稳态形式存在的水化硅酸钙。
铝酸盐和铁铝酸盐水化时,生成的则是钙钒石、C3AH6和C4AH11~19。
4.1.2水化新生物的结构
近藤和大门的研究表明(21),硅酸三钙水化时,生成两种类型相近的水化硅酸盐,即经溶液生成的“外生”水化硅酸钙,和由局部化学而生的“内生”水化硅酸钙。
在电子显微镜下观察时,这些水化硅酸钙具有不同的结构,外生水化硅酸钙的结构呈松散的箔片和纤维状,内生的水化硅酸钙则具有微晶结构。
李哈茨W和劳海尔.P(38)提出,水化硅酸钙的纤维,随其生成时期的不同,具有不同的尺寸。
水化的早期阶段(一天以内)生成的尺寸较大,在后期继续硬化时生成的尺寸较小。
因此,强度之所以随时间而增长,不仅是由于密度提高,而且是因为连接点的增多。
按照G.威尔别克和R.海尔谬特的观点,对水泥硬化的任何一种加速措施,如提高温度、磨细胶结材、掺用化学促硬剂等等,都会使得生成的纤维状晶体更粗短,因而早期强度较高,而由于连接点的减少,使得试件后期强度偏低。
C.A.米罗诺夫在研究混凝土在低、负温时的水化时发现,在一定的低负温条件下,混凝土仍可以继续水化,且转标养后的后期的强度要高于标养状态下的混凝土。
其原因也可以用纤维形状的细长来解释。
在此方面进行过大量研究的还有X.C.马麦多夫、H.B.别洛夫、D.贝尔纳、H.泰勒和A.格鲁杰莫。
根据这些研究可以得知,在高温蒸汽养护条件下,水泥水化生成的水化硅酸钙,随着其组成和结晶程度的不同,可能具有互相交错、极为细小的纤维状、卷起的箔片状、规整和不规整的薄平板状等形状(7、44)。
凝胶的比表面积,随着标准条件下硬化时间的增加而减少。
当热养护的温度升高,同时热养护的时间增加时,由于生成了较大的颗粒,凝胶的比表面积也随之减小。
温度为60℃~90℃时,蒸养水泥石的比表面比标准养护的比表面减少20%~40%,同时随着恒温养护温度的增高而减少(32)。
4.1.3水化机理和水化程度
混凝土在蒸汽养护时,随着温度的升高,被加速的主要是相变过程的动力学,以及相变的顺序和完全程度。
温度的升高使水泥硬化的潜伏期缩短,水泥水化被加速。
但水泥水化总的放热量与硬化的温度无关,只和水化的程度成正比,布特和查理帕耶夫的资料显示,混凝土在温度为20℃~95℃时的水化过程活化能是一个常数(5,16)。
关于硅酸盐水泥水化的过程,经典作家都已有过详尽的论述。
在这里我们更关心的是在高温蒸汽养护时硅酸盐水泥的水化与标准状态下有什么不同。
李哈茨.W.和劳海尔.P.的研究表明,水化硅酸钙的纤维,随着生长龄期的不同,具有不同的尺寸。
在一天龄期内的水化早期生成的纤维尺寸较大,而继续硬化时生成的尺寸较小,一般而言,前者是后者的10~100倍。
因此蒸养后混凝土早期强度的增高,并不仅是由于密实度的提高而且还是由于连生接点的增多。
曾有学者认为(5、7),在高温蒸汽养护时,在未完全水化颗粒周围形成的屏蔽膜,比在较低温度下形成的更为密实,而且不易渗透。
其结果使得决定硬化后期化学反应速度和深度的内传指和内扩散过程恶化,水泥水化程度减小,因而使得蒸养后,水泥的后期强度低于标准状况下的强度。
但进一步的研究表明(见表7),一般来说,在温度不超过100℃的湿热养护,对胶结材的水化程度没有不利的影响。
蒸汽养护不仅未使水化程度减小,反而使之略有增加。
表7蒸汽养护对水泥水化程度和水泥石空隙氯的影响
养护条件
水化程度,%
抗压强度,MPa
容重,g/cm3
密实度,g/cm
空隙氯,%
标准养护28天
71
45.8
1.95
2.48
21.5
蒸养后4h
76
35.1
1.70
2.49
32
蒸养后28天
79
43.5
1.77
2.47
28.5
G.威尔别克和R.海尔缪特(7)认为,蒸汽养护水泥石强度较低的原因是水化产物的浓度不均匀。
水化产物由于迅速生成,而来不及在颗粒之间的空间中分散开来,因而就大量聚集在未水化的颗粒周围。
I.奥德勒的研究认为(53),Alite在50℃硬化时的水化程度,比在5℃和25℃硬化过程中的水化程度高,不仅在较早的龄期时是这样,而且直到90天时也是如此。
C.留德维克和S.卞斯1956年德研究表明,水泥石的强度在很大程度上和新生物的分散度有关。
例如,养护温度由27℃升至160℃,新生物的比表面积减少好几倍。
A.B.沃尔任斯基及其助手门认为(8),高温养护时生成较粗的、结晶较好的新生物,其胶结性能较低。
在这种情况下,提高水泥的水化程度,不一定就能补偿新生物的结构粗化对强度的不利影响。
他们确认,新生物的容积浓度相同时,湿热养护水泥石的强度偏低。
所以,不能单纯的用水化程度和新生物容积浓度推测水泥石强度。
在水化程度及新生物的容积浓度一样的条件下,水泥石的强度则将依赖于新生物的分散度。
因为新生物的分散度决定着连接点的数量和强度。
4.1.4水泥石的孔结构
硬化水泥浆体由水化物、未水化颗粒、水和毛细孔组成。
水泥浆体是一种极复杂的非均质的多相体,而且对于固定的原始组成,硬化水泥浆体微结构还是随时间而变化的。
水泥的水化物中主要包含钙硅比不定的、远程无序的硅酸钙水化物(水化硅酸钙C-S-H)和Ca(OH)2、铝铁相水化物等结晶相。
充分水化的水泥浆体组成是:
C-S-H约占70%,Ca(OH)2约占20%,钙矾石和单硫酸盐的水化硫铝酸盐等共约占7%,未水化熟料的残留物和其他3%。
其中最大量的C–S–H是一种比表面积很大的多孔物质,含有凝胶孔。
由于混凝土在蒸养之后孔径结构发生了变化,下面分成热养护之前和热养护之后来研究混凝土的结构。
(1)热养护前新成型的混凝土
孔是混凝土微结构中重要的组成之一,孔的结构比孔隙率
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