混凝土中骨料-浆体界面过渡区的力学性能研究综述

列出了国内外交界面过渡区的试验和理论分析的主要成果。对数值混凝土有限元模型中有关交界面单元的力学性能(界面厚度、界面本构关系和随机力学特性等)输入进行了探讨。通过分析目前试验、理论以及数值分析的成果,指出界面力学性能研究还有待于进行更完整、更科学的试验。

砂浆-骨料界面过渡区的力学性能研究综述

总结了目前国内外研究砂浆-骨料界面过渡区力学性能的主要试验方法和相应的成果,并对相关的数值模拟也进行了阐述。通过分析目前针对界面过渡区力学性能的直接拉伸试验、劈裂试验、剪切试验,指出数值模拟的本构模型及模型参数的选取都应基于有关的试验结果,提出试验的必要性,并对今后需要开展的相关工作进行阐述。

老混凝土中骨料-水泥界面过渡区(ITZ)(Ⅰ)——元素与化合物在ITZ的富集现象

利用扫描电子显微镜 (SEM)、电子探针 (EPXM)和电子能谱仪 (EDXA)对骨料颗粒和水泥浆体界面过渡区 (ITZ)进行了研究。研究的重点是老混凝土中骨料 -水泥界面过渡区的微观结构特征和成份分布。结果表明 ,老混凝土由于成熟度高 ,其 ITZ中水化物十分丰富 ,密实度高。ITZ内部和外部的水化产物组成存在一定的差别 ,表现在 Ca、K和 Fe等元素富集于 ITZ,而 Si元素在此区域的含量相对较低。对于特定的元素或物质在 ITZ中的富集现象的研究 。

水泥浆-碳化协同增强再生混凝土骨料研究

提高再生混凝土骨料(RCA)的性能对其在结构工程中得到更广泛的应用有着重要的研究意义。本研究利用水泥浆-碳化协同增强方法对再生混凝土骨料(RCA)进行强化处理,并与未强化、单一水泥浆增强、单一碳化增强处理RCA进行对比分析。结果表明:协同强化后RCA的基本性能明显改善,吸水率、压碎值、孔隙率较未处理RCA分别降低了16.04%、19.77%、36.29%;与单一强化相比,水泥水化与碳化的协同效应可以在加固RCA表面的同时,进一步利用碳化产物修补RCA的附着砂浆和界面过渡区(ITZ)。水泥浆-碳化协同强化是一种效果明显、环境友好且成本低的RCA增强方法。

碱磷渣胶凝材料硬化浆体及其与骨料界面结构

为研究碱磷渣胶凝材料的高强机理,用扫描电子显微镜研究了碱磷渣胶凝材料硬化浆体结构及其与骨料界面的结构,用压汞法研究了硬化浆体孔结构,并与硅酸盐水泥浆体的结构进行了对比.结果表明,与硅酸盐水泥浆体相比,碱磷渣胶凝材料浆体结构非常致密,孔隙率很低,孔径细小,浆体与骨料界面结构紧密,不存在如硅酸盐水泥浆体与骨料界面区常存在的Ca(OH)2定向生长及较非界面区疏松的情况.

混凝土中卵石与浆体间界面黏结强度试验研究

混凝土界面过渡区（ITZ）的力学性能研究一直是复合材料研究的关键,也是决定材料强度和耐久性的主要因素。通过在不同强度等级混凝土中预埋不同粒径的天然卵石,经过标准养护后,采用MTS液压加载系统进行拉拔试验,获得卵石与浆体之间的界面黏结强度来表征水泥浆体与骨料界面过渡区的力学特征。从宏观上得到混凝土中卵石与浆体之间的界面黏结强度的大小及规律：卵石与浆体之间的黏结强度随着混凝土等级的提高,而提高且黏结强度约为混凝土强度的5.5%-12%;卵石粒径对黏结强度的影响相对较小,也从侧面说明界面过渡区强度与混凝土强度之间的关系。

混凝土中骨-浆界面断裂韧度的分布特性

在已有的断裂准则和试验数据的基础上,运用概率断裂力学与数理统计的基本理论和方法,对粗骨料与硬化水泥浆体界面断裂韧性的分布特性进行了研究,并提出了确定断裂韧性试验最少件数的途径。由于Weibull分布或对数正态分布常用来分析寿命分布问题,故优先考虑这2种模型。通过分析和计算得出粗骨料与硬化水泥浆体界面断裂韧性服从对数正态分布,在置信度为0.9,相对偏差不超过5%的条件下,对应的断裂韧性最少件数估计在13件左右。通过断裂韧性分布特性的研究,将为粗骨料与硬化水泥浆体界面概率断裂分析与施工控制提供了参考依据。

纳米SiO_2增强骨料裹浆对混凝土抗冻性能的改善

采用纳米增强骨料裹浆技术制备了纳米SiO2增强骨料裹浆混凝土,并测试了其浆体流变性、抗压强度、质量损失和动弹性模量.采用扫描电子显微镜(SEM)和压汞仪(MIP)研究了纳米SiO2增强骨料裹浆混凝土界面过渡区的微观结构和浆体孔结构.结果表明:纳米SiO2显著增加了浆体黏度,增强了骨料裹浆能力;纳米SiO2增强骨料裹浆混凝土的力学和抗冻性能得以提升,强度损失和质量损失均低于普通纳米改性混凝土;纳米SiO2增强骨料裹浆混凝土界面过渡区更加致密,有害孔比普通纳米改性混凝土减少了10.1%,无害孔增加了14.7%.

钢渣-矿渣透水混凝土力学性能的试验研究

采用钢渣矿渣复合粉替代硅酸盐水泥,钢渣骨料替代天然骨料制备碱激发钢渣-矿渣透水混凝土(ASSPC),研究不同因素下ASSPC抗压强度的变化规律,结合XRD、TG、FESEM和SEM-EDS表征ASSPC硬化胶凝材料和界面过渡区(ITZ)的微观性能,阐明胶凝材料对ASSPC力学性能发展的作用及影响机理。结果表明,ASSPC具备较高的早期抗压强度,随矿渣-钢渣掺比提高,ASSPC的抗压强度先上升后下降。采用钢渣作为骨料制备透水混凝土,可有效优化ITZ的微观性能,改善ASSPC的力学性能。随着水胶比(0.24~0.32)提高,ASSPC的抗压强度先增大后减小。

再生PET塑料骨料砂浆的弯曲韧性及阻尼特性

为研究再生聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料骨料砂浆(RPAM)的弯曲韧性及阻尼特性,利用废弃PET塑料制备再生PET塑料骨料(RPA),以RPA取代率为参变量,开展了RPAM三点弯曲加载试验和悬挂梁弯曲自由振动试验,分析了三点弯曲RPAM荷载-挠度全曲线与弯曲韧性、弯曲振动一阶阻尼比与频率随RPA取代率的演变规律,并通过SEM测试RPA界面特征,分析其阻尼机制。结果表明:随RPA取代率增加RPAM延性增加,荷载-挠度曲线上升段和下降段斜率逐渐降低,初裂强度和抗弯强度降低;RPA的掺入使得RPAM破坏更具延性,初裂挠度和峰值挠度均明显增大,韧性指数I_(5)、I_(10)、I_(20)分别比普通砂浆提高4.17倍、5.65倍、5.89倍,且RPAM的剩余强度随RPA取代率增加逐渐增大;随RPA取代率增加,RPAM一阶频率降低9.0%~25.9%,阻尼比增加11.3%~58.1%;RPA与水泥基体之间的界面过渡区(ITZ)微观结构疏松,ITZ界面滑移与摩擦作用及RPA的黏性增加了RPAM的阻尼耗能;RPA最佳用量为15.5vol%~17.2vol%。

骨料堆积注浆再生混凝土的抗压强度及其影响因素

为提高再生粗骨料利用率及降低再生混凝土质量控制难度,本文采用骨料堆积注浆法制备早强型再生混凝土。利用Griffith断裂力学理论及"实际水料比与名义水料比"的差异,分析了骨料性能对混凝土强度的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)分析了再生混凝土界面过渡区(interfacial transition zone,ITZ)的特点。结果表明,骨料强度及吸水率均对再生混凝土强度具有影响,且骨料吸水作用对混凝土强度提高具有促进作用,再生混凝土的界面结合强度较高。