饱和状态下水泥浆体的微观结构冰冻损伤模型

刘 琳 孙 伟 陈惠苏 叶 光 钱智炜

(1东南大学材料科学与工程学院，南京211189)(2东南大学江苏省土木工程材料重点实验室，南京211189)(3荷兰代尔夫特理工大学土木与地球科学学院微观材料实验室，Delft 2628CN)

水泥基复合材料在受到冰冻(或冻融循环)作用后性能的劣化是关系到寒冷地区混凝土结构耐久性和服役寿命的重要因素之一.混凝土的抗冻性和冻结破坏的机理在过去几十年中一直是一个热点问题，许多学者先后提出了不同的混凝土冰冻破坏机理.主要有静水压和渗透压理论学说［1］、冰的结晶压理论学说［2-3］和微冰透镜理论学说［4］.虽然对冰冻引起的混凝土破坏机理有不同的理解，但最根本原因是液态水转变为冰晶体时产生了9%的体积膨胀.而混凝土受冻破坏后的各种性能变化(如弹性模量降低、强度下降、传输性能增加及质量损失等)，都是由材料本身微观结构劣化造成的.而引起这个微观结构劣化的重要原因之一，正是水与冰在其内部孔隙中发生相变并伴随体积变化造成的.

为了深入理解在冰冻作用时水泥基复合材料的孔隙中的水分发生相变带来的危害和材料内部微观结构的损伤过程，本文建立了一个饱水状态下水泥浆体的冰冻破坏模型.从水泥浆体的微观结构出发，抓住冰在孔隙中的成核与生长过程，将水由液态转变为固态时的体积膨胀转换为力学因素，分析水泥浆体微观结构内部的受力及分布，量化水泥浆……