混凝土界面過(guò)渡區(qū)和凍融耐久性納米劃痕表征研究
本文選題:混凝土 + 界面過(guò)渡區(qū); 參考:《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文
【摘要】:混凝土材料作為當(dāng)今世界應(yīng)用最廣泛的工程材料之一,它的強(qiáng)度性能、耐久性能都受到工程師和科研工作者的極大關(guān)注。作為一種各向異性的多孔復(fù)合材料,混凝土的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其宏觀性能有著重要的影響。本文對(duì)常規(guī)水灰比配比的混凝土樣品骨料-水泥微觀結(jié)構(gòu)及其界面過(guò)渡區(qū)進(jìn)行表征,分析微觀結(jié)構(gòu)組成和界面力學(xué)性能,研究?jī)鋈谘h(huán)下微觀結(jié)構(gòu)變化,探討納米劃痕試驗(yàn)方法在混凝土界面力學(xué)研究的應(yīng)用,為研究混凝土微觀力學(xué)性能提供新的方法,從而給宏觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析提供參考;诩{米劃痕試驗(yàn)方法,結(jié)合掃描電子顯微鏡和掃描探針技術(shù),本文對(duì)于混凝土樣品微觀情況下的骨料-水泥界面進(jìn)行了表征分析,利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)表征結(jié)果進(jìn)行處理,得到基于界面位置變化的微觀結(jié)構(gòu)劃痕硬度高斯混合模型分布情況。定義了骨料和水泥漿之間的界面過(guò)渡區(qū),并進(jìn)一步對(duì)凍融循環(huán)作用下的界面過(guò)渡區(qū)性能進(jìn)行了表征研究。研究發(fā)現(xiàn),界面過(guò)渡區(qū)孔隙率較高,微裂紋較多,劃痕硬度約為水泥漿體硬度的75%左右,過(guò)渡區(qū)厚度約為25~40μm。在凍融循環(huán)作用下,水泥漿體尤其是界面過(guò)渡區(qū)在三相結(jié)構(gòu)中受損最為嚴(yán)重,導(dǎo)致微觀結(jié)構(gòu)力學(xué)性能退化,1500次凍融作用下劃痕硬度減少將近40%。研究表明,界面過(guò)渡區(qū)雖然占比較小,但是是混凝土三相結(jié)構(gòu)中最為脆弱的部分,凍融循環(huán)作用對(duì)微觀結(jié)構(gòu)尤其是水泥漿體和界面過(guò)渡區(qū)的劣化作用是混凝土整體結(jié)構(gòu)耐久性退化的重要影響因素。微觀界面過(guò)渡區(qū)力學(xué)性能對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)整體性能有著非常的影響。
[Abstract]:As one of the most widely used engineering materials in the world, the strength and durability of concrete materials are paid great attention by engineers and researchers. As an anisotropic porous composite, the microstructure of concrete has an important effect on its macroscopic properties. In this paper, the microstructure of aggregate cement and its interfacial transition zone are characterized, the microstructure and mechanical properties of interface are analyzed, and the microstructure changes under freeze-thaw cycle are studied. This paper discusses the application of nano-scratch test method in the study of concrete interface mechanics, which provides a new method for studying the microscopic mechanical properties of concrete and provides a reference for the design and analysis of macroscopic structure. Based on nano-scratch test method and scanning electron microscope (SEM) and scanning probe technique, the aggregate cement interface of concrete samples was characterized and analyzed in this paper, and the characterization results were processed by statistical method. The distribution of Gao Si mixed model of microstructural scratch hardness based on the change of interface position is obtained. The interfacial transition zone between aggregate and cement slurry is defined, and the properties of interface transition zone under freeze-thaw cycle are studied. It is found that the interfacial transition zone has higher porosity and more microcracks. The scratch hardness is about 75% of the cement paste hardness, and the thickness of the transition zone is about 2540 渭 m. Under the action of freeze-thaw cycle, the cement paste, especially the interfacial transition zone, is most seriously damaged in the three-phase structure, resulting in the degradation of the mechanical properties of the microstructure and the reduction of scratch hardness by nearly 40% under 1500 times of freezing and thawing. The results show that although the interfacial transition zone is relatively small, it is the most vulnerable part of the three-phase concrete structure. The deterioration of microstructure, especially cement paste and interfacial transition zone due to freeze-thaw cycle is an important factor affecting the durability degradation of the whole concrete structure. The mechanical properties of the micro-interface transition zone have a great influence on the overall performance of concrete structure.
【學(xué)位授予單位】:上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】:TU528
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,本文編號(hào):1935156
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