摘 要

轻集料混凝土中，轻集料的多孔特性带来的内养护作用和集料表面的水化活性层使得混凝土界面区不再是性能薄弱区，而且轻集料混凝土本身具有的保温隔热、吸音抗震等特点决定了轻集料混凝土广阔的应用前景。本文依托国家自然科学基金“轻集料高强混凝土中拱壳的形成机制及其对力学和介质传输性能的影响”，采用SEM、显微硬度以及XRD等测试方法，研究了轻集料种类、粒型以及预吸水程度对胶凝浆体与集料界面过渡区的组成结构的影响。主要研究成果如下：

（1）在一定范围内，轻集料吸水率越大，界面区浆体的水化程度越高，界面区的显微硬度也相应增大。低吸水率的碎石型页岩陶粒周围存在宽约45μm的界面薄弱层，同为低吸水率的球型页岩陶粒可以形成一个范围为45μm左右拱壳状的界面增强区，高吸水率的赤泥陶粒和镁质陶粒与胶凝浆体周围都存在一个宽度分别约为80-90μm界面区增强层。

（2）集料的吸水率、粒型、预湿程度等对界面过渡区水化产物组成无影响，XRD分析显示水化产物均为CH、Aft、C3S和β-C2S，只是水化程度不同。同龄期时，预湿程度不同的轻集料-胶凝浆体界面过渡区水化产物生成量却不同，预湿的赤泥轻集料和镁质轻集料界面过渡区水化产物CH比未预湿中含量高，其未水化的C3S、β-C2S含量比未预湿中含量低，说明其水化程度更高，可以得出预湿程度越高，界面过渡区水化程度越高。

（3）同种集料同一龄期时，轻集料的预湿程度越高，界面过渡区显微硬度越高，明显大于基体水泥石的显微硬度。1h预湿赤泥轻集料和镁质轻集料与胶凝浆体界面区的厚度为75μm比不预湿时界面区的60μm厚度增加明显，1h预湿时的显微硬度比未预湿的高30~40Mpa。

关键词：轻集料；界面过渡区；吸水率；预吸水程度

Abstract

In the lightweight aggregate concrete, the internal curing effect of the light aggregate and the hydration active layer on the aggregate surface make the concrete interfacial transition zone no longer a weak performance area,and lightweight aggregate concrete has the characteristics of thermal insulation, sound absorption and seismic, which determine the broad application prospect of light aggregate concrete. This paper is based on Youth Science Fund Project“ conformation mechanism and the effect of arch shell structure for lightweight aggregate high strength concrete on mechanical properties and medium transfer performance”. The influence of the type, particle size and water absorption degree of the lightweight aggregate on the composition and structure of the transition zone between the paste and the aggregate was studied by means of SEM, microhardness and XRD. The main research results are as follows:

(1) Within a certain range, the greater the water absorption rate of the lightweight aggregate, the higher the hydration degree of the paste in the interfacial zone, and the microhardness of the interface area. There is a width of 45 mu m low water absorption rate of crushed shale ceramsite around a weak interfacial layer, with the ball for shale ceramsite with low water absorption rate can form a range of about 45 m arch shell interface enhanced area, red mud ceramsite and ceramsite and magnesia cementitious paste around the high water absorption rate there is a width of about 80-90 m interface enhancement layer.

(2) The water absorption, grain size and pre wetting degree of aggregates have no influence on the composition of hydration products in the interfacial transition zone. XRD analysis shows that the hydration products are CH, Aft, C3S and beta -C2S, but the degree of hydration is different. The same age, light aggregate pre wetting degree of different cementitious paste interfacial transition zone of hydration products production is different, the red mud pre wet lightweight aggregate and lightweight aggregate interfacial transition zone of magnesia hydration products of CH than in high content without pre wetting, the contents of C3S, -C2S beta than not pre wet in the content of the unhydrated low, the hydration degree is higher, it can be pre wetting degree is higher, the higher the degree of hydration of interface transition zone.

(3) In the same age of aggregate, the higher the pre wetting degree of lightweight aggregate is, the higher the microhardness of interface transition zone is, and the microhardness of matrix cement is obviously larger than that of matrix cement. The thickness of the interface area between 1H wet red mud lightweight aggregate and magnesia lightweight aggregate and gelled slurry is 75 mu m, and the thickness of 60 m thickness of the interfacial zone increases obviously when the moisture is not pre wetted, and the microhardness of the 1H pre wetting is higher than that of the 30~40Mpa without pre wetting.

Key Words：Lightweight aggregate;interfacial transition zone;water absorption;degree of water absorption

目 录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 1

1.3 混凝土界面过渡区研究现状 4

1.3.1 普通集料混凝土界面过渡区存在的问题 4

1.3.2 轻集料混凝土界面过渡区性能的改善 5

1.4 研究内容及技术路线 6

第二章 实验原料与测试方法 7

2.1 原材料 7

2.2 实验仪器及方法 9

第三章 轻集料的种类与粒型对胶凝浆体与集料界面过渡区组成结构的影响 11

3.1 试件成型与制备 11

3.1.1 不同集料种类水泥试块的制备 11

3.1.2 不同粒型页岩集料水泥试块的制备 11

3.2 试验方法 12

3.3 不同轻集料种类界面过渡区性能研究 12

3.3.1 轻集料种类对界面过渡区显微结构的影响 12

3.3.2 轻集料种类对界面过渡区显微硬度的影响 14

3.3.3 轻集料种类对水化产物组成的影响 15

3.4 同种集料不同粒型的界面过渡区性能研究 16

3.4.1 两种不同粒型页岩集料与胶凝浆体界面过渡区的显微结构分析 16

3.4.2 两种不同粒型页岩集料与胶凝浆体界面过渡区的显微硬度分析 16

3.4.3 两种不同粒型页岩集料与胶凝浆体界面过渡区水化产物组成分析 17

3.5 本章小结 18

第四章 轻集料预湿程度对胶凝浆体与集料界面过渡区组成结构的影响 19

4.1 试件成型与制备 19

4.2 试验方法 19

4.3 不同预湿程度对界面过渡区显微硬度的影响 20

4.4 不同预湿程度对界面过渡区水化产物组成的影响 22

4.5 本章小结 23

结 论 24

参考文献 25

第一章 绪论

1.1 研究背景

混凝土以其良好的力学性能、经济性和环境适应性，已然成为当今世界上用量最多、应用最为广泛的人工制备建筑材料。随着时代的发展，人们对建筑材料的要求也越来越高，希望混凝土在满足优质高强的同时，还能兼顾功能性和环保性。这时，具有轻质保温、比强度高、抗震吸音等功能的轻集料混凝土受到人们的广泛关注^[1]。对于轻集料混凝土，国外已经开展了不少研究，尤其是日本美国等国家，其高性能轻集料及高性能轻集料混凝土发展已相当成熟，实际的工程应用也很多，均取得了显著的经济效益和社会效益^[2]。我国的轻集料及其轻集料混凝土的发展虽说已有60多年历史，但直到今天，其产品的质量、装备水平、应用水平一直徘徊不前，绝大部分都是用于低端的产品形式，高性能轻集料的应用不超过5%^[3]。可见我国的轻集料以及轻集料混凝土的发展还有很大的空间和潜力，进一步提升轻集料混凝土的研究具有重要意义。我国国务院办公厅在《关于转发发展改革委、住房城乡建设部绿色建筑行动方案的通知》（国办发[2013]1号文件）中要求要加快应用高性能混凝土，其中高性能轻骨料混凝土也被列为重点发展的产品。国家的推广对轻集料混凝土的发展也是极大的动力。

1.2 研究意义

轻集料混凝土是指用轻集料配制而成的、表观密度不大于1950kg/m³的轻混凝土。按轻粗集料种类分为：人造轻集料混凝土、天然轻集料混凝土、工业废料轻集料混凝土。按细集料种类分为：全轻混凝土、砂轻混凝土。按使用功能分为：保温轻集料混凝土、结构保温轻集料混凝土、结构轻集料混凝土。与同强度等级的普通混凝土相比，自重可减轻20%～30%；热导率可减小30%～80%；弹性模量约低25%～65%。相对于普通集料混凝土，轻集料混凝土具有很多性能、经济效益和社会效益的优势，具体体现在：

（1）轻质