维普资讯 http://www.cqvip.com 第２９卷第２期 南昌大学学报・工科版 Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．２ ２００７年６月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） Ｊｕｎ．２００７ 文章编号：１００６—０４５６（２００７）０２—０１７５—０６ 水泥混凝土浆体一集料界面过渡区 结构与性能试验技术 王振军，沙爱民 （长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西西安７１００６４） 摘要：水泥混凝土浆体一集料界面过渡区结构与性能影响混凝土的整体性能，其试验技术的合理采用关系到 对其结构与性能的正确测试与评价．针对水泥混凝土浆体一集料界面过渡区结构与性能特点及其对混凝土整体性 能影响，论述了当前国内外有关其研究的试验技术．界面过渡区结构试验技术包括宏观技术、微观技术和模拟技 术；性能试验技术集中于力学性能和耐久性能两方面；而界面过渡区力学性能和耐久性能试验技术亦是当前界面 过渡区对混凝土性能影响试验技术的焦点；最后指出当前试验技术存在的问题，提出新试验技术发展的重点． 关键词：水泥混凝土；界面过渡区；结构；性能；试验技术 中图分类号：ＴＵ５２８．０１ 文献标识码：Ａ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｚｏｎｅ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ Ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ｉｎ Ｃｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎ－ｉｕｎ．ＳＨＡ Ａｉ．ｍｉｎ （Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒ Ｓｐｅｃｉａｌ Ａｒｅａ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆＭｉｎ￣ｔｙｒ ｆｏＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ，７１００６４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｚｏｎｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ｉｎ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎ— ｃｒｅｔｅ ｈａｖｅ ａｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｒａｔｉｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｔｈｅ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｚｏｎｅ．Ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ ａｇａｉｎｓｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｏｆ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｚｏｎｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ｉｎ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎ— ｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗｈｏｌｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ｄｉｓｓｅｒｔａｔｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｎ ｉｔ ｉｎｓｉｄｅ ａｎｄ ｏｕｔｓｉｄｅ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｃｏｎｓｉｓｔ ｏｆ ｍａｃｒｏ—ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．ｍｉｃｒｏ—ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈ— ｎｉｕｑｅｓ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｒｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｄｕｒａｂｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｚｏｎｅ ｏｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｆｏｃｕｓ ｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｐｅｎｅ— ｔｒａｔｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｋｅｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ａｂｏｕｔ ｎｅｗ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｚｏｎｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ 有关混凝土界面研究涉及的范围很广，但大致 而且界面过渡区是将集料与浆体这两种性能不同的 可以分为：１）界面过渡区微观结构特征的表征方 材料连成罄体的蘑要环节，同时也是最薄弱的环节， 法；２）影响界面过渡区微观结构特征及其性能的因 其微观结构以及性能的研究一直受到重视，但由于 素；３）界面过渡区对混凝土整体性能的影响三个方 界面过渡医不能脱离集料与浆体存在且尺度微 面．研究的最终目的是为了建立起微观结构与材料 小等特点，采用常规的试验技术研究水泥混凝土界 宏观性能之间的定量关系，从而实现在各种环境下 面过渡区的微观结构、性能及其对混凝土整体性能 对材料宏观性能的预测．虽然界面过渡区的微观结 影响等方面存在许多问题，出现了一些矛盾的结论． 构和性能是影响水泥混凝土性能的重要因素之一， 因此，国内外混凝土研究人员采用不同的研究技术 收稿日期：２００６—１０—２３ 作者简介：王振军（１９７８一），男，博士研究生 维普资讯 http://www.cqvip.com 南昌大学学报・工科版 ２００７年 对其进行研究，并一直进行探索． ＸＲＤ、ＭＩＰ、ＢＥＩ以及交流阻抗谱方法以及后来的计 算机模拟方法陆续被引用进来．冯奇 利用扫描 电子显微镜（ＳＥＭ）和ｘ衍射（ＸＲＤ）研究了粉煤灰、 硅灰、纳米ＳｉＯ 与水泥水化反应产物的早期界面显 微结构，探讨了三种微粉与水泥水化反应的机理及 对改善界面结构的作用，并提出了“二级界面”的概 念．研究表明，三种微粉对界面的改善呈递增趋势， 单一微粉中纳米ＳｉＯ 的水化产物结构最致密、均 １混凝土浆体一集料界面过渡区结构 试验技术 １．１宏观技术 姜璐…基于混凝土细观结构模拟技术，提出用 于计算界面面积百分比的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ法．结果表明， 对于给定的骨料面积百分比，界面面积百分比随着 骨料最小直径的减小而增大；对于给定的骨料最小 直径，界面面积百分比随着骨料面积百分比的增大 而增大；并应用数学拟合方法，给出了混凝土界面面 积百分比的计算公式．黄士元 根据材料的结构特 征把硬化混凝土结构特征分为原子—分子、细观、粗 观和宏观四个层次，希望通过改变界面间键的性质 来改变原子一分子层次上的组合～结构一界面；对 硬化混凝土结构的研究，根据材料的结构特征划分 为原子—分子、细观、粗观和宏观四个层次．认为所 谓“结构”，实际上是不同的键和结构元的集合，主 要是不同键和界面的集合，而界面实际上是离子、分 子或微晶体等组成的过渡区．从混凝土的结构形成 到结构破损的整个过程中，始终贯穿着界面的形成、 转移和消失，而且还会发生双电层的形成、转移和消 失．通过改变界面间键的性质来改变原子一分子层 次上的界面，如在普通水泥胶浆中加入适量的有机 外加剂，能改变集料和粘结剂之间键的性质，因而能 够明显影响所制备混凝土的界面性质．陈惠苏、孙 伟 给出了几种常规的以及可能成为界面过渡区 微观结构的表征方法，从原材料的物理、化学组成， 配合比以及材料制备工艺角度分析了影响界面过渡 区微观结构的因素；采用正十二面体模型研究了集 料尺寸分布和集料体积分数对平均最邻近集料表面 间距的影响；用三种规则形状（球形、椭圆形截面以 及矩形截面）的集料为例，从几何概率角度研究了 截面分析法对界面过渡区厚度的放大问题；采用具 有粒子动态混合密实功能的ＳＰＡＣＥ系统，模拟了高 集料体积分数混凝土的结构．Ｌｉｎ Ｊ Ｍ 采用超声回 弹的方法测定混凝土界面过渡区内集料一胶浆的粘 结性能，得到了混凝土界面过渡区厚度对过渡区超 声回弹性能的影响规律，认为界面过渡区厚度越大， 波形变化幅度越大，浆体一集料粘结均匀性越差． １．２微观技术 混凝土界面研究的技术手段在试验研究方法方 面从最早Ｆａｒｒａｎ采用光学显微镜观测到水泥砂浆 集料与水泥胶浆之间界面过渡区的存在开始，ＳＥＭ、 匀，微粉复合有效改善二级界面显微结构，有效提高 水泥基材料性能． 水中和 刨利用扫描电镜（ＳＥＭ）、电子探针 （ＥＰＭＡ）和能谱仪（ＥＤＸＡ）对骨料颗粒和水泥胶浆 界面过渡区进行了研究．研究的重点是老混凝土中 骨料一水泥界面过渡区的微观结构特征和成份分 布；结果表明，老混凝土由于成熟度高，其界面过渡 区中水化物十分丰富，密实度高．界面过渡区内部和 外部的水化产物组成存在一定的差别，表现在ｃａ、Ｋ 和Ｆｅ等元素富集于界面过渡区，而ｓｉ元素在此区 域的含量相对较低．对于特定的元素或物质在界面 过渡区中的富集现象的研究，有助于提高对混凝土 材料稳定性的认识；通过对老混凝土中界面过渡区 元素分布的分析，可以部分地了解混凝土内部所发 生的离子和物质迁移，骨料和水泥胶浆之间发生的 化学反应，从而为评估混凝土的化学稳定性乃至其 耐久性提供依据．Ｔａｓｏｎｇ Ｗ Ａ等¨卜 运用ＳＥＭ和 ｘ衍射研究了集料质地对过渡区的影响，认为石灰 岩在过渡区的化学反应导致了过渡区较大孔隙率的 产生．Ｅｌｓｈａｒｉｅｆ Ａｍｉｒ¨ 运用ＳＥＭ研究了水灰比、集 料尺寸和养护龄期对界面过渡区的影响，认为水灰 比影响过渡区的厚度，集料尺寸越小，越能够减小过 渡区的孔隙率，养护龄期越长，孔隙率越小． 张云升、孙伟¨ 应用环境扫描电镜（ＥＳＥＭ）原 位定量追踪Ｋ—ＰＳＤＳ型地聚合物水泥混凝土在相 对湿度８０％条件下界面区水化产物生成、发展和演 化的过程．Ｍｉｔｓｕｉ Ｋｅｎｍ¨ 等用ＳＥＭ观察水泥基材 料二级界面情况，用能谱仪（ＥＤＸＡ）对样品作元素 定性分析，用电子探针（ＥＰＭＡ）进行背散射图像研 究．Ｈａｒｕｔｙｕｎｙａｎ Ｖａｌｅｌｉ Ｓ¨ 用差热分析（ＸＲＤ）研究 过渡区硅酸盐水化产物的微观结构和晶体结构，并 从理论角度提出了集料形状、岩相成分对过渡区结 构的影响结论． 王培铭 利用ＳＥＭ和ＥＤＳ研究了粉煤灰掺入 水泥后与水泥浆体间所形成界面的形貌特征．结果 表明，在水泥水化初期，粉煤灰表面呈三种状态：１） 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 王振军，等：水泥混凝土浆体一集料界面过渡区结构与性能试验技术 ・１７７・ 被ＣＳＨ单层膜包裹；２）被ＣＨ、ＣＳＨ双层膜包裹；３） 嵌入块状ＣＨ晶体内．在水泥水化后期，粉煤灰颗粒 表面层已完全与水泥水化产物发生反应，且形成若 干层反应物，呈致密的粒状或环状凝胶体． １．３模拟技术 １ ｃｍ石材装入２ ｃｍ ｘ２ ｅｍ×２ Ｃｌｌｌ试模的一侧，再在 试模另一侧浇注经机械搅拌的水泥净浆，界面粘结 面为垂直的面取向，经小刀插捣、手工振动刮平后， 于标准养护室静养１ ｄ后拆模，继续标养至所要求 龄期，取出进行劈拉强度测定．采用下式计算劈拉强 ，，Ｆ 针对常规试验方法研究混凝土界面过渡区微观 度 ＝ ＇ＩＴＬ ；式中 为劈拉强度，ＭＰａ；Ｆ为破坏荷 结构所存在的不足，陈惠苏 ¨结合ＳＰＡＣＥ系统和 ＨＹＭＯＳＴＲＵＣ系统，采用计算机模拟技术，以胶凝材 载，Ｎ；Ｌ为试件边长，ｍｉｌ１．每组数据采用６个平行试 料自身的物理性能、水胶比以及集料间距为变量研 究了初始界面过渡区微观结构的变化情况；分析了 界面过渡区微观结构随水化程度的演化情况；从孔 隙率以及孔结构连通性的角度讨论了极限水化程度 下水胶比对含界面过渡区浆体的微观结构影响，并 研究了整个含界面过渡区浆体孔隙的分布；比较了 集料间距对浆体水化微观结构的影响；探讨了截面 分析法对界面过渡区厚度的放大作用以及集料形状 对放大倍数的影响；探讨了各种计算平均集料表面 间距的方法；以符合Ｆｕｌｌｅｒ分布的集料为例，分析了 不同集料体积率和粒径范围时，混凝土中最邻近集 料表面间距的分布情况；研究了混凝土界面过渡区 体积随集料体积率、集料粒径分布以及界面过渡区 厚度的变化情况． ２混凝土浆体一集料界面过渡区性能 试验技术 ２．１力学性能 ＳｈａｌＩ Ｓ Ｐ 研究了影响高性能混凝土界面过渡 区性能的因素，提出拔出法测定过渡区力学性能，并 建立了过渡区的微观结构模型．陈惠苏 采用计算 机模拟技术从对混凝土强度、弹性模量、断裂力学性 能等方面，研究混凝土界面过渡区微观结构变化对 混凝土力学性能的影响． 马一平 采用自行设计的劈裂强度强度试验 方法（见图１），研究了提高普通混凝土中水泥石一 集料界面粘结强度的途径．认为在水泥中掺加超细 矿渣粉，低温浅烧处理大理石集料，集料表面涂以硅 烷偶联剂或丁苯胶乳，以低水灰比浆体包裹集料，均 可使水泥石—集料界面粘结强度得以大幅度提高； 并对以上提高水泥石一集料界面粘结强度的机理进 行了讨论．其水泥石一集料界面粘结强度通过２ ｃｍ ｘ２ ｃｍ×２ ｃｍ试件劈拉强度来衡量，界面粘结试件 制作时，采用砂纸先将切割后的石材依次磨光一个 大面作为界面粘结面，然后将磨光的２ ｃｍ×２ ｃｍ× 件，剔除超过平均值１５％的测试值，以余下数据的 平均值作为劈拉强度测定值． Ｆ １ 『 （ ７ 集料 浆体 ０ １ ［ ＿） Ｊ Ｉ Ｆ １０ １０ 图１混凝土劈拉强度测试图 Ｆｉｇ．１ Ｓｐｌｉｔｔｉｎｇｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔｆｏｒ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ２．２耐久性能 孙伟 对混凝土界面过渡区结构与性能进行 了深入研究．从传输性能和收缩性能三个角度阐述 了界面过渡区对混凝土耐久性能的影响，其中传输 性能主要从扩散性能与渗透性能两个方面进行考 虑，探讨了在多因素交互作用下，有关界面研究方面 存在的不足．钟世云 用交流阻抗谱方法对不同砂 子体积分数的聚合物改性砂浆的电导率进行测定； 用有效介质理论研究了聚合物改性砂浆界面的电导 特性；利用一个将骨料看成非电导球形颗粒的混凝 土模型，计算了界面过渡区的电导率与水泥浆基体 电导率的比值．用交流阻抗方法研究了不同砂子粒 径和不同砂子体积分数的聚合物改性砂浆在不同龄 期的表现；同时，聚合物在界面过渡区的成膜情况与 砂子粒径及其体积分数有关，从而在交流阻抗谱上 可以观察到相应的响应． ３ 浆体一集料界面过渡区对混凝土性 能影响试验技术 ３．１力学性能 张君Ｉｚ 采用有限元方法，通过计算能量释放率 维普资讯 http://www.cqvip.com 南昌大学学报・工科版 ２００７正 并与材料断裂韧性对比，对弯曲荷载下骨料一水泥 石界面区域裂纹走向进行分析判定；对于给定骨料 的混凝土，随着混凝土抗压强度的增大，弯曲型裂纹 和穿透性裂纹两种裂纹走向的能量释放率之比呈逐 渐减小趋势，而界面与集料的断裂韧性之比则逐渐 增大．喻乐华 应用界面理论分析混凝土强度与各 类粗细集料界面之间的关系，着重讨论混凝土强度 的最薄弱部位——粗集料界面区的影响因素． Ｌｅｅ 通过选定混凝土典型浆体一集料界面，对界 面的断裂韧度进行评价，并通过分析，将界面断裂韧 度参数与混凝土断裂韧度参数联系起来．Ｖａｎ Ｍｉ— ｅｒ 运用点阵断裂模型，结合集料形状、岩性及破 碎状况等因素，分析界面性能对混凝土应力一应变 性能的影响；认为混凝土力学性能的提高主要取决 于界面的断裂性能，与集料本身的力学性能没有太 大关系，完全可以通过提高界面力学性能的方法，提 高混凝土的整体力学性能；最后提出了使界面过渡 区力学性能由弱到强的决定因素的合理比例．周明 凯 。。采用显微硬度仪研究混凝土浆体一集料界面 的显微硬度和显微硬度与混凝土流动性与强度之间 的关系，并通过ＳＥＭ试验，对其机理进行研究． ３．２渗透性能 徐新生 提出骨料一水泥浆界面过渡区对混 凝土物质透过性影响研究通常采用三种手段：１）用 复合构造试件直接进行界面渗透性试验，研究过渡 区对混凝土物质透过性影响；２）采用相同水灰比、 养护条件制作砂浆和纯水泥浆试件，在同一条件下 进行渗透试验比较，间接研究过渡区对混凝土物质 透过性影响；３）采用不同细骨料容积比砂浆试件进 行试验，研究过渡区对混凝土物质透过性影响．各种 试验方法中主要测定项目包括透水系数、ＣＩ一、Ｏ，和 ＣＯ 扩散系数和电传导度等． Ｐｉｎｇ 等采用如图２所示夹层复合试件，用图 ３所示装置进行试验，测定箭头所示方向电传导度， 并建立解析模型：ｏｒ＝ ｏｒ。＋ ｏｒＰ＋ｑｔ，ｏ－ｊ．式中： ｏｒ。、Ｏ＇ｐ、 ，分别为骨料、水泥浆、过渡区电传导度； 、 、 分别为骨料、水泥浆、过渡区相对试件断 面积比． 经解析分析，Ｐｉｎｇ等提出一无量刚系数卢，卢＝ 二＿ ；其中 为界面过渡区厚度；当 ｏ Ｄ ＞０，则 ，＞ｏｒ ，依据相关试验结果，无论水灰比、骨 料种类如何，卢均大于零，表明界面过渡区电传导度 比水泥浆大． 图２浆体一集料夹层构造 Ｆｉｇ．２ Ｌａｙｅｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ 图３电传导度测定槽 Ｆｉｇ．３ Ｔｅｓｔ ｇｒｏｏｖｅ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ４ 国内外研究中存在的问题及今后发 展方向 ４．１存在问题 有关混凝土浆体一集料界面过渡区的试验技术 可以总结为：１）电子显微镜分析界面形貌和微观结 构；２）衍射方法测定界面晶体取向和界面效应；３） 能谱分析界面成分与结构；４）显微硬度仪分析界面 结合和效应；５）差热分析研究界面水化物的生成情 况，并与浆体内部进行对比；６）间接测定浆体一集 料界面抗剪及抗拉粘结强度的方法；７）模拟技术与 计算技术．以上试验技术中，无论宏观试验技术还是 微观试验技术，在试验试件制作要求方面比较严格， 或者试件虽比较容易制作，但是代表性比较差，即对 于浆体一集料界面结构与性能的试验只是其微小部 分的试验，很难过渡到界面的整体性能，甚至混凝土 的整体结构．另一方面，在界面过渡区结构与性能量 化方面，一些学者虽然进行了一些研究，但大多采用 模拟技术或普通的宏观技术，具有一定的理论意义， 但不能真实反映界面的实际状况． ４．２改进方法 混凝土材料是较大宗的建筑材料，其性能随外 界条件变化较大，其浆体一集料界面性能的不确定 性给实际研究带来了一些困难；因此，能够找到一种 从混凝土总体上去研究界面结构与性能的试验技术 是非常重要的．此外。在以上有效试验技术的基础 上，还可以借鉴其他学科的试验技术，如医学中的 ＣＴ技术，能够从试件整体进行微观结构的分析，而 不是单纯地拿出界面过渡区进行研究，这样就避免 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 王振军，等：水泥混凝土浆体一集料界面过渡区结构与性能试验技术 了微小界面过渡区试件取样的不均匀性难题；还可 ［４］ 陈惠苏，孙伟，Ｓｔｏｅｒｖｅｎ Ｐｉｅ．计算混凝土中平均最邻近 集料表面间距的正十二面体模型［Ｊ］．硅酸盐学报， ２０ｏ３．３１（１１）：１ ０４８—１ ０５２． 以考虑将界面单一化，单纯制作浆体与集料界面，即 将界面与混凝土基体分离的办法，避免混凝土试件 取样的复杂化．另一方面，要注意界面过渡区结构与 性能的量化，可以采用一些数学方法，如分形理论 ［５］ 陈惠苏，孙伟，赵庆新．截面分析法对任意凸形粒子周 围界面过渡区厚度过高估计的解析解［Ｊ］．复合材料 等，尽量使衡量指标明确化，以便于对过渡区结构与 性能进行改善和对混凝土整体性能的研究． 需要提到的是，界面过渡区结构与性能研究的 目的就是为了提高或改善混凝土的整体性能，如何 建立界面过渡区结构与性能指标和界面过渡区内物 质存在形式与混凝土整体性能指标之间的关系非常 重要，在试验过程中可以采用金属材料中的显微硬 度分析等手段，给出界面的具体性能指标，以便与混 凝土相应指标建立关系． ５ 结语 １）分类叙述了研究水泥混凝土浆体一集料界 面结构号眭能的试验技术．综合这几十年有关混凝 土界面方面的研究资料，大量的试验是采用常规的 试验手段进行的，也有相对少量的试验是采用模拟 技术进行的．就常规的试验分析技术（包括微观试 验技术）而言，保持样品之间（或采用区间之间）试 验条件的完全一致性是得到准确可靠试验结果的基 础． ２）混凝土界面过渡区结构与性能受外界因素 影响较大，过渡区区域范围较小，试验技术不能过于 单一．要在宏观技术的基础上，探索微观试验技术。 并借鉴如金属、医学等其他学科的试验方法，进行综 合试验研究． ３）要结合以下三个问题：①各种层次的界面过 渡区到底在多大程度上影响着混凝土的整体性能； ②通过改善界面来达到改善混凝土性能这一措施是 否可行；③界面处生成产物以什么形式存在，其对混 凝土整体性能有多大影响；进行新的试验技术的创 新． 参考文献： ［１］姜璐，郑建军．混凝土界面百分比计算的Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 法［Ｊ］．吉首大学学报：自然科学版，２００３，２４（３）：２７— ３０． ［２］黄士元，蒋家奋，杨南如，等．近代混凝土技术［Ｍ］．西 安：陕西科学技术出版社，１９９８． ［３］ 陈惠苏，孙伟，Ｓｔｏｒｅｖｅｎ Ｐｉｅ．水泥基复合材料集料与胶 浆界面研究综述（一）：试验技术［Ｊ］．硅酸盐学报， ２００４，３２（１）：６３—６９． 学报，２００６，２３（４）：１５５—１６３． ［６］Ｌｉｎ Ｊｉｕｎｎ Ｍｉｎｇ，Ｓａｎｓｌａｏｎｅ，Ｍａｒｙ．Ｉｍｐａｃｔ—ｅｃｈｏ Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｒａｃｉｌａ Ｂｏｎｄ Ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ：Ｐａｒｔ Ｉ－Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｕｎｂｏｎｄｅｄ Ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｒｅａ『Ｊ］．ＡＣＩ Ｍａｔｅｒｉｌａｓ Ｊｏｕｒｎａｌ， １９９６，９３（３）：２２３—２３２． ［７］ 冯奇，巴恒静，刘光明．二级界面对水泥基材料孔结构 和性能的影响［Ｊ］．材料研究学报，２００３，１７（５）：４８９— ４９４． ［８］冯奇，巴恒静，范征宇，等．微粉增强水泥基复合材料 的早期界面显微结构研究［Ｊ］．复合材料学报，２００３， ２０（４）：７２—７６． ［９］ 水中和，万惠文．老混凝土中骨料一水泥界面过渡区 （界面过渡区）（Ｉ）——元素与化合物在界面过渡区 的富集现象［Ｊ］．武汉理工大学学报，２００２，４２（４）：２１ —２４． ［１０］ 水中和，万惠文．老混凝土中骨料一水泥界面过渡区 （界面过渡区）（Ⅱ）——元素在界面区的分布特征 ［Ｊ］．武汉理工大学学报，２００２，４２（５）：２２—２５． ［１１］Ｔａｓｏｎｇ Ｗｉｌｌｉａｍ Ａ，Ｌｙｎｓｄａｌｅ Ｃｙｒｉｌ Ｊ，Ｃｒｉｐｐｓ Ｊｏｈｎ Ｃ． Ａｇｇｒｅｇａｔｅ—ｃｅｍｅｎｔ Ｐａｓｔｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：Ｐａｒｔ Ｉ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ａｇｇｒｅｇａｔｅ Ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ［Ｊ］．Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅ— ｓｅａｒｃｈ，１９９９，２９（７）：１０１９—１０２５． ［１２］Ｔａｓｏｎｇ Ｗ Ａ，Ｌｙｎｓｄａｌｅ Ｃ Ｌ，Ｃｒｉｐｐｓ Ｊ Ｃ．Ａｇｇｒｅｇａｔｅ— ｃｅｍｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｉ：Ｉｎｌｆｕｅｎｃｅ ｏｆＡｇｇｒｅｇａｔｅ Ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ［Ｊ］．Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９７，２９（７）：１ ０１９ —１ ０２５． ［１３］Ｔａｓｏｎｇ Ｗ Ａ，Ｌｙｎｓｄａｌｅ Ｃ Ｌ，Ｃｒｉｐｐｓ Ｊ Ｃ．Ａｇｇｒｅｇａｔｅ—ｃｅ— ｍｅｎｔ Ｐａｓｔｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ １Ｉ：Ｉｎｌｆｕｅｎｃｅ ｏｆ Ａｇｇｒｅｇａｔｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９８，２８ （１０）：１ ４５３—１ ４６５． ［１４］Ｔａｓｏｎｇ Ｗ Ａ，Ｌｙｎｓｄａｌｅ Ｃ Ｌ，Ｌｙｎｓｄａｌｅ Ｃ Ｌ．Ａａｇｇｒｅｇａｔｅ— ｃｅｍｅｎｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９８，２８（７）：１ ０３７—１ ０４８． ［１５］Ｓｈｅｎ Ｙ，Ｘｕ Ｚ，Ｘｉｅ Ｐ，ｅｔ １ａ．Ａ Ｎｅｗ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｅｎｈａｎ— ｃｉｎｇ Ｃｅｍｅｎｔ—ａｇｇｒｅｇａｔｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ：Ｉｄｅａｌ Ａｇｇｒｅｇａｔｅ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｒｒａｃｉｌａ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９２，２２（４），６１２—６１８． ［１６］ Ｅｌｓｈａｒｉｅｆ Ａｍｉｒ，Ｃｏｈｅｎ Ｍｅｎａｓｈｉ Ｄ，Ｏｌｅｋ Ｊａｎ．Ｉｌｆｎｕｅｎｃｅ ｆｏＡｇｇｒｅｇａｔｅ Ｓｉｚｅ，Ｗａｔｅｒ Ｃｅｍｅｎｔ Ｒａｔｉｏ ａｎｄ Ａｇｅ ｏｎ ｔｈｅ Ｍｉｃｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｒａｃｉｌａ Ｔｒｎａｓｉｔｉｏｎ Ｚｏｎｅ『Ｊ］．ｃｅ— ｍｅｎｔ ｎａｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００３，３３（１１）：１ ８３７—１ ８４９． ［１７］ 张云升，孙伟，林玮，等．用环境扫描电镜原位定量追 维普资讯 http://www.cqvip.com ・１８０・ 南昌大学学报・工科版 ２００７钽 踪Ｋ—ＰＳＤＳ型地聚合物混凝土界面区的水化过程［Ｊ］． 硅酸盐学报，２００３，３１（８）：８０６—８１０． （１）：５ｌ一６２． ［２６］钟世云，史美伦，唐国宝，等．聚合物改性水泥砂浆界 ［１８］Ｍｉｔｓｕｉ Ｋｅｎｒｏ，Ｌｉ Ｚｏｎｇｊｉｎ，Ｌａｎｇｅ Ｄａｖｉｄ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｒｅｌａ－ ｔｉｏｎｓｈ￣ｐ Ｂ｜ｌｌｗｅｅｎ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒ－ 面过渡区的交流阻抗谱研究［Ｊ］．硅酸盐学报，２００２， ３０（２）：１４４—１４８． ｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｐａｓｔｅ—ａｇｇｒｅｇａｔｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ［Ｊ］．ＡＣＩ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９４，９１（１）：３０—３９． ［２７］ 张君，刘骞，王林．混凝土内裂纹沿水泥石／骨料界面 或穿透骨料发展的条件［Ｊ］．清华大学学报，２ＯＯ４，４ （３）：３８７—３９０． ［１９］Ｈａｒｕｔｙｕｎｙａｎ Ｖａｌｅｒｉ Ｓ，Ａｂｏｖｙａｎ Ｅｄｕｗａｒｄ Ｓ，Ｍｏｎｔｅｉｒｏ Ｐａｕｌｏ Ｊ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｘ－ｒａｙ Ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｍｉ－ ｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｃａｌｃｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｉｎ－ ［２８］ 喻乐华．混凝土集料界面与强度关系的界面理论分 析［Ｊ］．华东交通大学学报，１９９９，１６（４）：１４—１９． ［２９］ ，Ｋｗａｎｇ－Ｍｙｏｎｇ，Ｂｕｙｕｋｏｚｔｕｒｋ，Ｏｒａ１．Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ｏｆＭｏｒｔａｒ－ａｇｇｒｅｇａｔｅＩｎｔｅｒｆａｃｅｉｎＨｉｉｓｈ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｔｅｒｆａｃｉｌａ Ｆｒａｎｓｉｉｔｏｎ Ｚｏｎｅ ｏｆ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００３，８６（１２）：２１６２—２１６６． ［２０］ 王培铭，陈志源，Ｓｃｈｏｌｚ Ｈ．粉煤灰与水泥浆体问界面 的形貌特征［Ｊ］．硅酸盐学报，１９９７，２５（４）：４７５—４７９． Ｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］．ＡＣＩ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９５，９２（６）：６３４— ６４２． ［２１］ 陈惠苏．水泥基复合材料集料一浆体界面过渡区微 观结构的计算机模拟及相关问题研究［Ｄ］．南京：东南 大学，２００３． ［３０］Ｖａｎ Ｍｉｅｒ，Ｊ Ｇ Ｍ，Ｖｅｒｖｕｕｒｔ，Ａ．Ｎｕｍｅｉｒｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｎｔｅｒＩｆａｃｅ Ｆｒａｃｔｕｒｅ ｉｎ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｌａｔｔｉｃｅ－－ｔｙｐｅ Ｆｒａｃ—－ ｈｉｅ ｍｏｒｄｅｌ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄａｍａｇｅ Ｍｅｃｈａｎ－ ｉｃｓ，１９９７，６（４）：４０８—４３２． ［２２］ｓｈａ｝ｌ Ｓ Ｐ，Ｌｉ ｚ，Ｌａｎｇｅ Ｄ Ａ．Ｐｒｏｐｅｒｉｔｓ ｅｏｆＡｇｇｒｅｇａｔｅ－ｃｅ－ ｍｅｎｔＩｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒ Ｈｉｓｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ａ］．Ｐｒｏ－ ｃｅｃｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ［Ｃ］，１９９２：８５２—８５５． ［２３］ 陈惠苏，孙伟．Ｓｔｒｏｅｖｅｎ Ｐｉｅ．水泥基复合材料界面对 材料宏观性能的影响［Ｊ］．建筑材料学报，２００５，８ （１）：５ｌ一６２． ［３１］ 周明凯，王稷良，关爱军．辉绿岩混凝土的强度与界 面特征研究［Ｊ］．武汉理工大学学报，２００４，２６（３）：柏 一４３． ［３２］徐新生．骨料水泥浆界面对砼透过性的影响［Ｊ］．粉 煤灰综合利用，２００１，２：４２—４４． ［３３］Ｐｉｎｇ Ｘ，Ｂｅａｕｄｏｉｎ Ｊ Ｉ，Ｂｒｏｕｓｓｅａｕ Ｒ．Ｆｌａｔ Ａｇｇｒｅｇａｔｅ－ ｐｏｒｔｌａｎｄ Ｃｅｍｅｎｔ Ｐａｓｔｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ［２４］ 马一平．提高水泥石一集料界面粘结强度的研究 ［Ｊ］．建筑材料学报，１９９９，２（１）：２９—３２． ［２５］陈惠苏，孙伟，Ｓｔｒｏｅｖｅｎ Ｐｉｅ．水泥基复合材料界面对 材料宏观性能的影响［Ｊ］．建筑材料学报，２００５，８ Ｍｏｄｅｌ［Ｊ］．Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９１，２１ （２）：５１５—５２２． （上接第１７４页） 参考文献： ［１］朱伯芳．有限单元法原理与应用［Ｍ］．２版．北京：中国 水利水电出版社，１９９８． ［５］ 徐镇凯，曾懿．钢筋混凝土结构非线性有限元分析及 程序设计．南昌工程学院学报，２００５（２）：４９—５２． ［６］ 江见鲸．钢筋混凝土结构非线性有限元分析［Ｍ］．西 安：陕西科学技术出版社，２ＯＯ２． 蔡元奇，朱方敏，等．混凝土的数值本构模型 ［７］ 朱以文，研究［Ｊ］．武汉大学学报：工学版，２ＯＯＯ（４）：５３—５７． ［８】 陈惠发，萨里普Ａ Ｆ．混凝土和土的本构方程［Ｍ】．余 ［２］沈聚敏，王传志，江见鲸．钢筋混凝土有限元与板壳极 限分析［Ｍ］．北京：清华大学出版社，１９９３． ［３］朱伯龙 董振祥．钢筋混凝土非线性分析［Ｍ】．上海： 同济大学出版社，１９８５． 天庆，王勋文，刘西拉，等译．北京：中国建筑工业出版 社，９＿ＯＯ４． ［４］ 吕西林．金国芳，吴晓涵．钢筋混凝土结构非线性有限 元理论与应用［Ｍ】．上海：同济大学出版社，１９９７．
