水泥混凝土孔结构研究进展

目前重大工程混凝土开裂行为、耐久性和服役寿命等已引起国内外混凝土工程界和科学界的密切关注，也是当今困扰重大基础设施建造的世界性难题[1]。

混凝土耐久性研究越来越关注工程的使用环境，大量实际工程调研结果表明，腐蚀环境下混凝土结构的耐久性劣化主要原因为氯盐、硫酸盐、镁盐等盐类侵蚀及干湿循环作用[2,3]。

而腐蚀离子主要通过混凝土内部孔隙向混凝土内部侵蚀，混凝土内部孔结构直接决定腐蚀离子向混凝土内部的传输过程。

研究混凝土在不同腐蚀环境下内部孔结构变化规律，对研究混凝土抗腐蚀性能有重大指导意义，从一定层度上能够反映混凝土的耐久性能。

根据材料的本构关系，混凝土作为一个多孔体系材料，它的任何性能都取决于自身的组成和结构，混凝土的耐久性问题也不例外。

因此从多孔材料的孔结构出发来探讨耐久性破坏的过程是非常有必要的[4]。

1原材料与配合比设计试验所用原材料为金宁羊P•Ⅱ42.5R级水泥；镇江谏壁Ⅰ级粉煤灰(FA)；比表面积为478m2/kg 的磨细矿渣(SL)；JM—PCA高效减水剂；细度模数为2.90的赣江中砂；5～25mm连续级配石灰岩碎石。

混凝土的配合比设计基于崇启大桥的承台大体积混凝土，设计强度等级为C35，由于不同建筑结构不同部位的功能不同，同时考虑到混凝土的不同应用结构部位或环境，从降低水化热、减少化学和干燥收缩、提高抗裂性能和改善混凝土不同盐腐蚀环境下混凝土孔结构研究Pore structure o f the concrete under the different salt corrosive environment何宏荣1 王逵明2 王 伦1,3 庞超明3 秦鸿根3(1 江苏省交通科学研究院股份有限公司，江苏 南京 211112；2 新疆交通建设管 理局，新疆 乌鲁木齐 830049；3 东南大学 材料科学与工程学院，江苏省土木工程材料重点实验室，江苏 南京 211189)摘 要：采用压汞法测试硬化后混凝土 的孔结构参数，以不同腐蚀环境下腐蚀前后混凝土的孔结构为研究对象，以基准混凝土作对 比，研究了矿物掺合料对混凝土孔结构及其抗腐蚀性能的影响，探 讨混凝土在不同盐腐蚀环境下孔结构在 腐蚀前后的关系。

高性能混凝土研制的技术途径探析【摘要】我国社会主义经济建设正处在大发展时期，城市的建设发展迅速，高层或超高层建筑不断涌现，同时大跨和超大跨桥梁的兴建与日俱增，这些建筑物均对结构构件提出了高强、轻质的要求，要获得良好的经济效益，就要求设法增加建筑物的使用周期，而这要求结构的主要材料混凝土具有良好的耐久性，高性能混凝土的产生使得这一切成为可能。

【关键词】高性能混凝土；耐久性；经济效益；孔隙特征；刚度；流动性；水胶比0 引言高性能混凝土是一种耐久性优异的混凝土，其显著特点是高工作性、高体积稳定性、较高强度、高抗渗性等。

混凝土要获得高性能，应主要从以下几方面入手。

1 改善水泥石的孔结构研究水泥石孔结构特征的理论是孔隙学。

该理论是EH. Wittmann教授在第七届国际水泥化学会议上提出的。

孔隙学理论认为，孔级配即孔大小不同的孔相互搭配的情况，当孔隙率相同时，平均孔径小的混凝土材料强度高，渗透性低。

不同尺寸差别小，即分布均匀时，强度高。

因此可通过孔级配的改善来提高混凝土的某些性能。

而小于某尺度的孔则可对强度和渗透性无影响。

在普通混凝土中，用水量比水泥水化所需水量大得多。

一般水泥水化所需的用水量为水泥重量的15%-25%，而实际施工时用水量为水泥重量的50%-60%，甚至更多。

在混凝土硬化后多余的水在水泥石中以及水泥石和集料的界面区域形成大量的各种孔隙，以及因混合料泌水和混凝土收缩所引起的微孔和微缝，这些缺陷是导致混凝土强度下降和其他性能指标低劣的根本原因。

因此，尽可能减少和消除这些缺陷，改善混凝土的结构，是制成高性能混凝土的关键问题，其基本措施就是掺入超塑化剂。

混凝土要达到高耐久性，首先要降低水胶比，以减少水泥石中毛细孔隙和混凝土中的骨料与水泥石之间的界面缝隙，提高其抗渗性。

但水胶比的降低是有限度的，极低的水胶比往往伴随着流动性的降低，如图1所示。

掺用超塑化剂后，在水胶比较低、胶结材料用量适中的情况下，可获得较大的工作度。

第四章材料孔隙学的研究第四章材料孔隙学的研究4.1孔隙学基本概念----------------------------------------14.2测孔⽅法简介-------------------------------------------44.3孔结构模型----------------------------------------------54.4 孔压⼒测孔法------------------------------------------6⽔泥混凝⼟是由粗⾻料、细⾻料、⽔泥⽔化产物、未⽔化⽔泥颗粒，有利⽔和结晶⽔等液体，以及⽓孔和裂缝中的⽓体所组成的复杂胶凝材料。

其中硬化的⽔泥混凝⼟中的数量不同、⼤⼩不等的⽓孔，包括成型时残留⽓泡、⽔泥浆体中的⽑细孔和凝胶孔、接触处的孔⽳及⽔泥浆体的⼲燥收缩和温度变化⽽引起的微裂纹等，它们都是混凝⼟显微结构的重要组成部分。

⼀般认为原⽣的凝胶孔、⽑细孔及早期⾮受⼒变形所造成的微裂缝等是混凝⼟原⽣固有缺陷，⽽这些缺陷是⽔泥混凝⼟总体宏观性能⾏为的根源。

孔结构研究进展在1980年第七届国际⽔泥化学会议上，F.H.Wittmann提出了孔隙学的概念，把混凝⼟中孔结构的研究范围扩展到了孔径分布(或孔级配)以及孔的形态等⽅⾯。

Kyoji Tanakaa等选择镓(Ga)作为浸⼊液体，同时结合电⼦探针图像分析技术(EPMA)揭⽰孔的位置和形状。

M.K.Head等采⽤激光扫描共焦显微镜来研究硬化⽔泥⽯细孔结构的3D图像，光学分辨率可以达到1µm，可以观察多孔的集料界⾯、微裂纹、⽑细孔和⽓孔。

A.B.Koudriavtsev等采⽤核磁共振技术研究孔隙率和孔尺⼨分布。

此外，还有采⽤扫描电镜的背反射图像分析技术来研究孔结构。

曼德布罗特⾸先提出分形的概念，可以采⽤分形理论来研究孔结构特征。

§4.1 孔隙学基本概念⼀、混凝⼟中的孔隙●C-S-H凝胶中的层间孔隙——凝胶孔gel pores●尺⼨= 5 ～25 ?●含量：约占C-S-H凝胶的28%●对强度和抗渗性⽆害，对⼲缩和徐变有⼀定影响●⽑细孔Capillary Voids●尺⼨＞50 nm ，与⽔灰⽐有关●对强度和抗渗性有害，对⼲缩和徐变有重⼤影响●空隙Air V oids●夹杂的空⽓泡: ~ 3 mm●引⼊的空⽓泡: 50 ～200 µm●对强度和抗渗性⾮常有害硬化⽔泥浆是⼀⾮均质的多相体系，由各种⽔化产物和残存熟料所构成的固相以及存在于孔隙中的⽔和空⽓所组成，即固-液-⽓三相多孔体。

第1篇一、实验目的本次实验旨在分析混凝土的孔隙特征，包括孔隙率、孔径分布、孔结构等信息，以评估混凝土的抗渗性、耐久性和强度性能。

通过对孔隙特性的研究，为混凝土材料的优化设计提供科学依据。

二、实验材料与设备1. 实验材料：- 水泥：普通硅酸盐水泥- 砂：中粗砂- 碎石：5-20mm碎石- 水：去离子水- 化学外加剂：减水剂2. 实验设备：- 混凝土搅拌机- 标准试模（100mm×100mm×100mm）- 振动台- 水泥净浆搅拌机- 压力试验机- 孔隙率测定仪- 扫描电子显微镜（SEM）- 激光散射仪三、实验方法1. 混凝土制备：按照实验设计要求，将水泥、砂、碎石、水及外加剂按照一定比例混合，在搅拌机上搅拌均匀后，倒入标准试模中，并在振动台上振动至表面平整。

2. 养护：将试模置于标准养护室中，养护至实验设计要求的龄期。

3. 抗压强度测试：将养护好的试块进行抗压强度测试，记录抗压强度值。

4. 孔隙率测定：利用孔隙率测定仪，测定混凝土试块的孔隙率。

5. 孔径分布分析：通过SEM和激光散射仪对混凝土试块进行观察和分析，获得孔径分布信息。

6. 孔结构分析：利用孔隙率测定仪和激光散射仪，对混凝土试块的孔结构进行分析。

四、实验结果与分析1. 孔隙率：实验测得混凝土的孔隙率为15.2%，表明该混凝土具有一定的孔隙率。

2. 孔径分布：通过SEM观察，发现混凝土孔径分布不均匀，存在大量微孔和少量大孔。

微孔主要集中在0.1-1.0μm范围内，大孔主要集中在1.0-10μm范围内。

3. 孔结构分析：混凝土孔结构主要为连通孔和封闭孔。

连通孔主要分布在0.1-1.0μm范围内，封闭孔主要分布在1.0-10μm范围内。

4. 抗压强度：实验测得混凝土的抗压强度为30MPa，表明该混凝土具有较高的抗压强度。

五、结论1. 本次实验所制备的混凝土孔隙率为15.2%，孔径分布不均匀，孔结构以连通孔和封闭孔为主。

2. 混凝土的抗压强度为30MPa，表明该混凝土具有较高的抗压强度。

混凝土中的气孔结构原理混凝土是一种常用的建筑材料，它的性能直接影响着建筑物的质量和寿命。

混凝土中的气孔结构是决定混凝土性能的重要因素之一。

本文将从混凝土中气孔结构的形成原理、气孔类型、气孔对混凝土性能的影响以及气孔控制方法等方面进行详细介绍。

一、混凝土中气孔结构的形成原理混凝土中的气孔主要分为两种，一种是混凝土在振捣过程中因为内部空气被排出而形成的气泡，称为气泡孔；另一种是混凝土中添加的气泡剂所形成的气孔，称为添加剂孔。

气泡孔和添加剂孔的形成原理不同。

1.气泡孔的形成原理混凝土在振捣过程中，内部空气被排出，形成气泡孔。

混凝土内部的空气主要分为两种，一种是混凝土中的气泡，另一种是混凝土中的毛细孔。

气泡的大小和分布与混凝土的成分、水泥的含量、水灰比、振捣方式以及气温等因素有关。

混凝土中气泡的大小和数量对混凝土性能有很大的影响，一般来说，气泡越小、数量越少，混凝土的强度和耐久性就越好。

2.添加剂孔的形成原理混凝土中添加的气泡剂可以在混凝土中形成均匀的气孔，这种气孔称为添加剂孔。

添加剂孔的形成原理是因为气泡剂能够降低混凝土的表面张力，进而使混凝土中的气泡更容易聚集在一起形成气孔。

气泡剂的种类和用量对添加剂孔的形成和分布有很大的影响。

一般来说，气泡剂的用量越大，添加剂孔的数量越多，但气泡剂的用量过大会导致混凝土的抗压强度下降。

二、混凝土中气孔的类型混凝土中的气孔可以分为以下几种类型：1.气泡孔气泡孔是混凝土振捣过程中形成的空气孔洞，主要分为两种，一种是压缩气泡，一种是拉伸气泡。

压缩气泡是在混凝土内部的体积受到振捣作用时形成的，它是由于混凝土中的内部空气被挤压而形成的，通常呈现为球形或椭圆形。

拉伸气泡是在混凝土内部的体积受到拉伸作用时形成的，它是由于混凝土中的内部空气被拉伸而形成的，通常呈现为细长的管状或裂缝状。

2.添加剂孔添加剂孔是混凝土中添加的气泡剂形成的气孔，通常呈现为球形或椭圆形。

添加剂孔的数量和大小与气泡剂的种类和用量有关。

混凝土材料的微观结构与性能原理一、引言混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，其微观结构与性能原理一直是研究的热点之一。

混凝土的组成主要包括水泥、骨料、砂、水等几种材料，在混合的过程中，水泥与水产生化学反应形成水化产物，使混凝土的强度逐渐提高。

本文将从混凝土的微观结构与性能原理两个方面进行探讨，以期加深人们对混凝土材料的认识。

二、混凝土材料的微观结构1. 水化反应混凝土中的水化反应是混凝土得以硬化的主要原因。

水泥在混凝土中的主要成分是三钙硅酸盐，它与水反应生成硬化产物水化硬化物。

在水化过程中，水泥颗粒表面的钙离子和水中的氢氧根离子反应生成氢氧化钙，同时放出热量。

氢氧化钙与硅酸盐成分反应生成水化硅酸钙凝胶，这种凝胶是混凝土硬化的主要物质。

2. 粒径分布混凝土中的骨料和水泥颗粒大小不均匀，所以混凝土中的粒径分布比较广泛。

一般来说，混凝土中的骨料的粒径分布范围为5mm~40mm，水泥颗粒的粒径分布范围为0.1μm~50μm。

骨料的粒径分布对混凝土的强度有一定的影响，粒径分布越均匀，混凝土的强度越高。

3. 孔隙结构混凝土中的空隙主要包括孔隙和毛细孔。

孔隙是指混凝土中的较大空隙，毛细孔是指混凝土中的较小空隙。

混凝土中的孔隙结构对混凝土的强度和耐久性有重要影响，孔隙结构越密集，混凝土的强度越高，耐久性越强。

三、混凝土材料的性能原理1. 强度混凝土的强度是指混凝土在受力作用下的抗压能力。

混凝土的强度主要受到以下因素的影响：（1）水泥的种类和数量。

水泥种类不同、用量不同，对混凝土的强度影响也不同。

（2）骨料的种类和质量。

骨料的种类和质量对混凝土的强度有很大的影响。

（3）水灰比。

水灰比对混凝土的强度影响也很大，一般来说，水灰比越小，混凝土的强度越高。

2. 耐久性混凝土的耐久性是指混凝土在长期使用过程中的抗冻融、抗碳化、抗硫酸盐侵蚀等能力。

混凝土的耐久性主要受到以下因素的影响：（1）水泥的种类和数量。

水泥种类不同、用量不同，对混凝土的耐久性影响也不同。

混凝土中的微观结构研究方法一、介绍混凝土的微观结构混凝土是一种由水泥、砂、骨料等组成的复合材料，其微观结构主要由水泥石、骨料、孔隙等组成。

混凝土中的微观结构对其力学性能和耐久性能有着重要影响。

因此，研究混凝土的微观结构是混凝土科学研究的重要方向之一。

二、混凝土中的微观结构研究方法1.扫描电子显微镜观察扫描电子显微镜(SEM)是一种高分辨率的显微镜，可用于观察混凝土中的微观结构。

通过SEM观察混凝土的表面形貌和微观结构，可以得到混凝土的孔隙分布、孔隙形态、骨料分布等信息。

同时，SEM还可以结合能谱分析等技术，对混凝土中的元素分布和化学成分进行分析。

2.透射电子显微镜观察透射电子显微镜(TEM)是一种高分辨率的显微镜，可用于观察混凝土中的微观结构。

通过TEM观察混凝土的薄片，可以得到混凝土中水泥石、骨料等组分的形态、结构和分布情况。

同时，TEM还可以结合电子衍射和元素能谱分析等技术，对混凝土中的晶体结构和化学成分进行深入研究。

3.X射线衍射分析X射线衍射(XRD)是一种分析晶体结构的方法，可用于研究混凝土中水泥石、矿物等的结构和组成。

通过XRD分析混凝土样品的衍射图谱，可以确定混凝土中的物相类型、相对含量和晶体结构等信息。

4.核磁共振成像核磁共振成像(NMRI)是一种非破坏性的成像技术，可用于观察混凝土中的孔隙结构和水分分布。

通过NMRI成像，可以得到混凝土中孔隙的大小、分布和连通性等信息，同时也可以观察混凝土中水分的分布情况。

5.压汞法测孔隙度压汞法是一种测量材料孔隙度和孔径分布的方法，可用于研究混凝土中的孔隙结构。

通过压汞法测量混凝土的孔隙度和孔径分布，可以得到混凝土中孔隙的大小、分布和连通性等信息。

6.红外光谱分析红外光谱分析是一种分析材料分子结构的方法，可用于研究混凝土中的水泥石和有机杂质等。

通过红外光谱分析混凝土样品，可以得到混凝土中水泥石的化学成分、结构和有机杂质的含量等信息。

三、结论混凝土中的微观结构对其力学性能和耐久性能有着重要影响，因此研究混凝土的微观结构是混凝土科学研究的重要方向之一。

国内外自密实高性能混凝土研究及应用现状一、内容概览随着全球经济的快速发展和城市化进程的加快，建筑工程的需求日益增长。

为了满足这一需求，建筑材料的研发和应用不断取得突破。

自密实高性能混凝土(Selfcompacting Highperformance Concrete,简称SCA)作为一种新型建筑材料，因其具有高强度、高耐久性、高抗渗性、高工作性能以及节能环保等特点，近年来在国内外得到了广泛关注和研究。

本文将对国内外自密实高性能混凝土的研究及应用现状进行概述，以期为相关领域的研究和应用提供参考。

首先本文将介绍自密实高性能混凝土的基本概念、原理及其主要性能特点。

其次通过对国内外自密实高性能混凝土的研究进展进行梳理，分析其在工程应用中的优势和不足。

然后结合实际工程案例，探讨自密实高性能混凝土在不同结构类型中的应用效果。

对自密实高性能混凝土在未来的发展趋势和研究方向进行展望。

1. 研究背景与意义随着社会经济的快速发展，建筑工程在各个领域的应用越来越广泛。

自密实混凝土作为一种新型建筑材料，具有较高的强度、耐久性和抗渗性能，能够满足建筑结构对材料性能的高要求。

然而目前国内外自密实混凝土的研究和应用仍存在一定的局限性，主要表现在自密实混凝土的强度、耐久性和抗渗性能等方面尚不能完全满足工程实际需求。

因此深入研究国内外自密实高性能混凝土的制备工艺、性能优化及其在工程中的应用现状具有重要的理论意义和现实意义。

首先研究国内外自密实高性能混凝土有助于提高建筑结构的抗震性能。

自密实混凝土由于其内部形成高度致密的微孔结构，具有良好的隔震作用，能够有效减小地震波在结构中的传播，从而提高结构的抗震性能。

其次研究国内外自密实高性能混凝土有助于降低建筑结构的能耗。

自密实混凝土由于其内部形成高度致密的微孔结构，具有良好的保温隔热性能，能够有效减少热量的传递，降低建筑结构的能耗。

再次研究国内外自密实高性能混凝土有助于提高建筑结构的使用寿命。