建筑材料-过渡区对混凝土强度和耐久性的影响

如图5-12所示，过渡区是在骨料周围存在的一层水泥凝胶体薄层，厚度大约为20～50μm。混凝土在凝固硬化之前，骨料颗粒受重力作用向下沉降，含有大量水分的稀水泥浆则由于密度小而向上迁移，它们之间的相对运动使骨料颗粒的周壁形成一层稀浆膜，待混凝土硬化后，这里就形成了过渡区。

图5-12　过渡区的示意图

与水泥凝胶体本体相相比，过渡区内氢氧化钙、钙矾石等结晶尺寸较大，含量较多，且大多垂直于骨料表面定向生长；在水泥浆体凝结硬化过程中，本体相内的空隙由来自于周围的水泥颗粒水化生成的产物填充，以水化硅酸钙为主，使得原来充水的空间逐步被水化产物填充而变得密实；而骨料与水泥颗粒之间的空隙，只有来自水泥一侧的水化产物填充，骨料一侧对填充空隙没有任何贡献。因此，过渡区内水化硅酸钙凝胶体的数量较少，密实度差，孔隙率大，尤其是大孔较多，严重降低过渡区的强度。并且由于骨料和水泥凝胶体的变形模量、收缩性能等存在着差别，或者由于泌水在骨料下方形成的水隙中的水蒸发等原因，过渡区内存在着大量原生微裂缝，是混凝土整体强度的薄弱环节。

虽然过渡区的厚度很薄，只是骨料颗粒外周的一薄层，但是骨料颗粒数量繁多，如果将粗细骨料合起来统计，过渡区的体积可达到硬化水泥浆体的1/3～1/2，其量是相当可观的；同时与水泥凝胶体本体相相比，过渡区相的组成、结构及性质有许多特殊和薄弱之处，对混凝土的性能影响非常大。(www.xing528.com)

在硬化的水泥凝胶体中，水化产物和骨料颗粒间的粘结力源于范德华引力。由于过渡区的组成和结构特点，使这里成为硬化混凝土中最薄弱的环节。大尺寸结晶的氢氧化钙晶体粘结力差，是由于其比表面积小，相应的范德华引力就弱；过渡区内孔隙率大，削弱强度；更重要的是由于过渡区内存在着大量微裂缝，虽然硬化的水泥凝胶体和骨料两相的刚性都很大，但在这两相之间的过渡区比较薄弱，使混凝土的整体强度和弹性模量明显地降低。

过渡区的特性对混凝土的耐久性影响也很明显。因为硬化的水泥凝胶体和骨料两相在弹性模量、线胀系数等参数上的差异，在反复荷载、冷热循环与干湿循环作用下，过渡区作为薄弱环节，在较低的拉应力水平下其裂缝就会扩展，使外界水分和侵蚀性物质通过过渡区的裂缝很容易进入混凝土内部，对混凝土和其中的钢筋产生侵蚀作用，缩短混凝土结构物的使用寿命。