混凝土材料微观结构的介绍

构成混凝土材料的固态组成物可以分为以下三种（Mehta et al.，2001）：①骨料，在混凝土中所占的体积约为60%～80%，骨料的密度、弹性模量、孔隙率、级配等对混凝土的力学特性有一定的影响；②水泥浆体，是水泥水化产物，水泥浆体骨架主要由四种固体物构成：水化硅酸钙C－S－H，又称凝胶颗粒，尺度范围在（1～100）×10－9m，约占浆体的50%～60%；氢氧化钙Ca（OH）2，为六方柱状大晶体，尺度约为1×10－5m，约占浆体的20%～25%；硫铝酸钙，又称钙矾石，早期为三硫型水化物，最后转化为单硫型水化物，尺度约为1×10－5m，约占浆体的10%～20%；③未水化水泥颗粒，尺度约为（1～50）×10－5m。

组成混凝土的骨料、水泥浆体与交界面的结构并不是完全密实的，微观研究表明，骨料、水泥浆体均有孔隙，且孔隙中含有一定数量的水。一般将水泥浆体内部孔隙按孔径尺度划分为四种：①凝胶孔隙在1×10－9m左右；②毛细孔隙约为1×10－7m；③自由浆体约为（0.1～1.0）×10－3m；④空洞约为10×10－3m。在骨料中也存在大量的孔隙。混凝土内孔隙率、平均孔径、孔径的分布规律等对其强度影响极大。影响混凝土特性的另一个重要因素是水。水除了在混凝土强度生成过程中与水泥发生水化反应外，还以液态水和水蒸气存在于毛细管或孔隙之中，并对混凝土的性能产生较大影响。(www.xing528.com)

当混凝土（试件或结构）承担荷载后，会发生两种物理现象（Rossi，1989）：一是在混凝土固体骨架中微孔洞网络中的水和水汽的运动和C—S—H凝胶颗粒的运动。在宏观尺度上观测的黏弹性行为比如蠕变和松弛一般归结为这种现象；二是裂纹演化过程，它可分为三个阶段：①微裂纹弥散扩展阶段；②微裂纹局部化扩展，从而导致一个或多个宏观裂纹；③宏观裂纹扩展导致试件或结构破坏。