混凝土界面过渡区微-细观结构识别及形成机制研究进展

申艳军，张 欢，潘 佳，罗 滔，张凯峰，王 旭，郝建帅

(1.西安科技大学地质与环境学院，西安 710054；2.西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院，西安 710065；3.西安科技大学建筑与土木工程学院，西安 710054；4.西京学院陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室，西安 710123；5.中建西部建设北方有限公司，西安 710065)

0 引 言

混凝土因水泥浆体与集料各自材料特性的差异，导致混凝土集料-浆体接触区产生典型“界面效应”，而该接触区主要呈现带状分布，其相关物理力学性能低于水泥浆体与集料本体，称之为界面过渡区(ITZ)[1-4]，其具有如下典型结构特征[5-8]：(1)水灰比高；(2)孔隙率大；(3)CaO/SiO2大；(4)Ca(OH)2晶体呈现定向生长；(5)表面附近Ca(OH)2晶体和AFt富集，结晶颗粒尺寸大。故一般认为ITZ为混凝土的力学薄弱区域，极易在外界条件下引起界面损伤脱粘，进而影响混凝土强度、刚度和耐久性。

1956年，Farran[9]首次发现混凝土ITZ的矿物组成与微观结构均不同于水泥基体。据相关研究成果表明[10-19]，ITZ的厚度一般为15～120 μm，属于典型的微-细观范畴；而如何采用科学的微-细观识别技术，精确把握混凝土ITZ微-细观结构及发育状况，是开展混凝土ITZ性能提升的基础性条件。目前，国内外学者据此进行了诸多代表性研究工作。关于ITZ形貌特征的定性描述方面，高倍度扫描电镜(SEM)技术，使混凝土的微观结构及ITZ构成的物相的研究得到很大的进展。通过该技术可以对孔隙、CH晶体、AFt晶体以及C-S-H凝胶等进行研究。Barnes等[20-21]采用SEM研究了ITZ的孔隙结构特征。Zampini等[22]采用ESEM分析了组成材料、龄期等因素对混凝土ITZ形貌产生的影响。……