孫道勝，李　洋，張高展

(1.安徽建筑大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院，合肥　230601；2.武漢理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，武漢　430070；3.安徽省先進(jìn)建筑材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥　230022)

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輕集料混凝土界面區(qū)形成與作用機(jī)理研究進(jìn)展

孫道勝1,3，李洋1,3，張高展1,2,3

(1.安徽建筑大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院，合肥230601；2.武漢理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，武漢430070；3.安徽省先進(jìn)建筑材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥230022)

輕集料混凝土中界面區(qū)的組成、結(jié)構(gòu)與性能是決定其性能的關(guān)鍵。針對輕集料混凝土界面區(qū)的性能和特點(diǎn)，概括了輕集料混凝土界面區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)特征和相關(guān)模型，分析了輕集料混凝土界面區(qū)的形成機(jī)理，綜述了輕集料混凝土界面區(qū)對混凝土力學(xué)、耐久性能以及體積穩(wěn)定性能的影響，總結(jié)了輕集料混凝土界面區(qū)研究中存在的不足和值得深入研究的方向，為輕集料混凝土界面區(qū)研究提供參考。

輕集料混凝土； 界面區(qū)； 微結(jié)構(gòu)模型； 形成機(jī)理

1　引　言

普通混凝土中的界面區(qū)作為其最薄弱環(huán)節(jié)，直接決定了混凝土的強(qiáng)度、收縮、徐變以及擴(kuò)散、滲透等力學(xué)和耐久性能[1]，而界面區(qū)的組成、結(jié)構(gòu)與性能主要取決于集料的種類和性能。輕集料相比于普通集料具有特殊的多孔結(jié)構(gòu)和內(nèi)養(yǎng)護(hù)性能，這就決定了輕集料混凝土界面區(qū)與普通混凝土界面區(qū)的存在著顯著差異。

目前，國內(nèi)外學(xué)者在研究普通混凝土界面區(qū)的基礎(chǔ)上也針對輕集料混凝土的界面區(qū)做了大量工作：Zhang[2,3]、Lo等[4]、王發(fā)洲等[5]先后提出了輕集料與水泥石之間界面結(jié)構(gòu)的物理模型；胡曙光等[6]認(rèn)為輕集料與水泥石之間界面區(qū)的寬度約為20～30μm，在輕集料的內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用下界面區(qū)水泥水化相對基體更為充分，界面區(qū)的顯微硬度高于水泥石基體；陳建武[7]認(rèn)為隨輕集料吸水率增大和齡期延長，界面區(qū)顯微硬度增大；Dale[8]認(rèn)為用一定數(shù)量輕集料取代普通集料的情況下，可以減少混凝土中總體界面區(qū)的數(shù)量，從而減少薄弱結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)而可能會提升混凝土的性能。以上研究表明，輕集料混凝土的界面區(qū)不再是其薄弱環(huán)節(jié)。

本文將針對輕集料混凝土界面區(qū)結(jié)構(gòu)模型、形成機(jī)理以及界面區(qū)對輕集料混凝土性能影響的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行概括和總結(jié)，探討輕集料混凝土界面區(qū)研究中存在的不足和值得深入研究的方向。

2　輕集料-水泥石界面區(qū)微結(jié)構(gòu)特征及相關(guān)模型

輕集料-水泥石界面區(qū)的研究是為了探明輕集料混凝土界面區(qū)組成、結(jié)構(gòu)及性能與基體的差別，以便提出界面區(qū)的微結(jié)構(gòu)模型，并探討界面區(qū)微結(jié)構(gòu)形成機(jī)理以及界面區(qū)對混凝土整體性能的影響。不同的學(xué)者相繼提出了不同的輕集料-水泥石的微結(jié)構(gòu)模型。

刑鋒等[9]發(fā)現(xiàn)沸石巖輕集料與水泥漿體在界面處發(fā)生了“水氣互換”作用，如圖1所示。水泥漿體中的水隨齡期延長而減少，使輕集料中吸附的水不斷釋放出來，對界面處的漿體起到養(yǎng)護(hù)作用，使界面得到增強(qiáng)。Zhang[2,3]等探討了幾種不同輕集料制備混凝土界面區(qū)結(jié)構(gòu)的變化，研究發(fā)現(xiàn)：高強(qiáng)、表面致密的輕集料形成的界面區(qū)結(jié)構(gòu)與普通混凝土界面區(qū)相似，而表面多孔輕集料形成的界面區(qū)結(jié)構(gòu)得到有效改善，在輕集料周圍形成一層致密的水泥石結(jié)構(gòu)。其分析認(rèn)為：在輕集料混凝土新拌階段，部分水泥漿體進(jìn)入輕集料表面開口孔內(nèi)，且進(jìn)入輕集料表面開口孔水泥漿體的量與輕集料表面狀況有密切聯(lián)系，這就使得水泥石能夠緊密的包裹在輕集料周圍，輕集料與水泥石之間形成了嵌鎖結(jié)構(gòu)，從而提升了輕集料與水泥石之間的粘結(jié)力。

王發(fā)洲[5]在吳中偉的“中心質(zhì)假說”基礎(chǔ)上提出了輕集料-水泥石界面區(qū)優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型，如圖2所示。在混凝土新拌階段，部分水泥漿體滲入輕集料表面開口孔和微裂縫中，隨著水泥水化的進(jìn)行和輕集料與水泥石內(nèi)部毛細(xì)孔的濕度差，輕集料內(nèi)的水分逐漸釋放出來，內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用使得輕集料周圍的水泥漿體得到由內(nèi)而外的養(yǎng)護(hù)。從整個輕集料混凝土層面來看，輕集料之間分散均勻，各輕集料之間中心質(zhì)效應(yīng)能夠相互疊加。在輕集料內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用以及礦物摻合料的協(xié)同作用下界面區(qū)結(jié)構(gòu)密實(shí)和均勻，從而顯著提高了輕集料混凝土力學(xué)性能和耐久性能。

圖1　輕集料-水泥石界面區(qū)結(jié)構(gòu)模型Fig.1　The microstructure model of interfacial transition zone between mortar and LWA

圖2　輕集料混凝土界面優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型Fig.2　Optimal microstructure model of interfacial transition zone in light aggregate concrete

王濤[10]認(rèn)為，高強(qiáng)輕集料混凝土界面的理想結(jié)構(gòu)模型為：在輕集料表面形成一層致密堅(jiān)硬無機(jī)殼，無機(jī)殼中部分未水化的水泥顆粒能在混凝土水化過程中形成CSH凝膠，與水泥石中的CSH凝膠相互穿插，形成更加致密的過渡區(qū)，并能均勻分散在水泥基材料中。楊婷婷[11]在基于集料功能設(shè)計(jì)的水泥石界面性能研究中指出理想功能集料包括表面活性層和多孔內(nèi)核兩個部分，表面活性層可直接參與水泥水化生成水化產(chǎn)物，而多孔的內(nèi)核能夠提供內(nèi)養(yǎng)護(hù)氛圍，這將從根本上優(yōu)化界面結(jié)構(gòu)。從上述中可以看出，不同文獻(xiàn)中雖提出了界面區(qū)的微結(jié)構(gòu)模型，但對影響輕骨料的內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用的各種因素以及礦物外加劑對界面結(jié)構(gòu)影響的研究尚不全面，這就需要對界面區(qū)微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，從而才能為輕集料混凝土的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

3　輕集料-水泥石界面區(qū)性能及形成機(jī)理

從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看，雖然涉及混凝土界面區(qū)研究范圍很廣，但大致都從以下三個角度進(jìn)行重點(diǎn)研究[12]：(1)界面區(qū)微觀結(jié)構(gòu)特征的表征方法；(2)界面區(qū)結(jié)構(gòu)與性能的影響因素；(3)界面區(qū)結(jié)構(gòu)與性能對混凝土整體性能的影響。從細(xì)觀和微觀角度提出優(yōu)化輕集料周圍界面區(qū)結(jié)構(gòu)與性能的方法，建立起微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的定量關(guān)系，探明輕集料混凝土界面區(qū)的形成機(jī)理，從而實(shí)現(xiàn)在各種環(huán)境下對混凝土性能的調(diào)控與預(yù)測，這也是調(diào)控輕集料混凝土宏觀性能的新途徑和必然趨勢。

3.1輕集料-水泥石界面區(qū)性能

輕集料與普通集料在結(jié)構(gòu)上的差異決定了輕集料混凝土界面區(qū)具有不同的性能特征[13]。由于受水膜作用、單側(cè)致密作用和顆粒堆積作用的影響，普通混凝土界面區(qū)的主要特征是AFt和CH粗大晶休富集在界面區(qū)，并呈定向排列，C/S比高，結(jié)構(gòu)較基體疏松。因此，界面區(qū)是普通混凝土中最薄弱的區(qū)域，是外界有害物質(zhì)侵入的通道[14]。界面區(qū)微結(jié)構(gòu)定量研究發(fā)現(xiàn)，界面區(qū)平均孔隙率約為基體的三倍[15]，較高的孔隙率不利于抵抗侵蝕性介質(zhì)的侵入并促進(jìn)了有害化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。與普通集料相比，輕集料-水泥石界面區(qū)結(jié)構(gòu)致密，水泥水化程度高，孔隙率和水化產(chǎn)物鈣硅比較低，無CH富集，C-S-H等水化產(chǎn)物進(jìn)入輕集料表面的空洞中，界面區(qū)性能的改善明顯提升了混凝土的宏觀性能[16]。胡曙光等[17]也指出輕集料混凝土界面區(qū)水泥石的孔隙率和平均孔徑顯著下降，提高了輕集料混凝土抗?jié)B性能。Lo等[4]發(fā)現(xiàn)輕集料混凝土中界面區(qū)存在厚度5～10μm的鈣礬石層，并具有很多直徑為0.3～1μm的孔，孔徑大于混凝土中毛細(xì)孔的一般直徑。

圖3　高強(qiáng)輕質(zhì)混凝土中的拱殼狀界面區(qū)Fig.3　Lightweight aggregate high strength concrete with the arch shell structure

3.2輕集料-水泥石界面區(qū)形成機(jī)理

輕集料與水泥石界面區(qū)形成機(jī)理較為復(fù)雜。首先輕集料混凝土與普通混凝土最大的區(qū)別在于集料不同，而制備輕集料的主要原料是硅酸鹽和鋁酸鹽，化學(xué)成分中氧化硅和氧化鋁所占比例達(dá)到60%～80%。輕集料是經(jīng)高溫?zé)Y(jié)并急速冷卻形成，在此條件下生產(chǎn)出的輕集料，高溫相很難平衡析晶，輕集料是一種無定形的鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)[20]。事實(shí)上，在堿性溶液介質(zhì)中，輕集料將發(fā)生水化反應(yīng)，這種潛在的化學(xué)活性使得其在輕集料混凝土中能夠發(fā)揮很好的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。張勇、祁景玉等[21,22]在輕集料混凝土界面區(qū)結(jié)構(gòu)研究中也發(fā)現(xiàn)輕集料中含有一定量的無定形鋁硅酸鹽，具有一定的潛在活性，能與水泥石中CH發(fā)生火山灰反應(yīng)，提高了輕集料與水泥石的界面粘結(jié)力。

另外，輕集料是一種多孔材料，輕集料的多孔性決定了其在水泥漿體中的吸返水特性，在新拌混凝土中，輕集料的吸水作用可減少輕集料下部由于內(nèi)分層形成的水囊，避免CH在界面區(qū)的富集和定向排列；在水化初期，輕集料的吸水作用，能夠降低集料周圍局部水灰比，從而使界面區(qū)的結(jié)構(gòu)比水泥石基體更加密實(shí)；隨著水化反應(yīng)不斷消耗水泥漿體中的水分，水泥石孔隙中的相對濕度逐漸降低，當(dāng)其低于輕集料孔隙相對濕度時，輕集料中的水分釋放出來，這種內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用使界面區(qū)的水化相對與基體更為充分，形成性能優(yōu)于水泥石基體的界面區(qū)，使得界面區(qū)不再是輕集料混凝土中最薄弱的區(qū)域，這種吸返水性能必將影響輕集料混凝土界面區(qū)結(jié)構(gòu)與性能[23]。輕集料這種吸返水特性已被廣大學(xué)者研究與認(rèn)識[24-28]，鄭秀華[29]也對輕集料在水泥漿體吸返水規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并對輕集料內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用中的水分子遷移機(jī)理進(jìn)行了分析和討論。

輕集料混凝土的性能受輕集料性能波動比較敏感，一般在工程應(yīng)用中傾向于保持輕集料輕質(zhì)低吸水率，其生產(chǎn)配制的輕集料混凝土同時滿足高強(qiáng)度、良好的泵送能力和優(yōu)質(zhì)的耐久性[30]。實(shí)際上，輕集料的品質(zhì)受生產(chǎn)技術(shù)條件、生產(chǎn)方法等條件限制存在一定的波動，而關(guān)于輕集料吸返水特性以及界面區(qū)的形成機(jī)理研究一直是輕集料混凝土研究的重要環(huán)節(jié)。因此，從界面區(qū)調(diào)控的角度實(shí)現(xiàn)輕集料混凝土各性能之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一具有一定的技術(shù)難度。

4　輕集料-水泥石界面區(qū)對輕集料混凝土性能的影響

4.1輕集料-水泥石界面區(qū)對強(qiáng)度的影響

普通混凝土界面區(qū)具有較多的微裂紋和孔隙，同時CH板狀晶體在界面區(qū)處富集和定向排列，界面區(qū)的存在大大降低了混凝土強(qiáng)度性能。而輕集料混凝土由于輕集料多孔性，其界面區(qū)組成與結(jié)構(gòu)與普通混凝土發(fā)生明顯的變化，輕集料與水泥石界面區(qū)基本無裂紋，水泥漿體已滲透到集料內(nèi)部，輕集料與水泥石嵌套結(jié)構(gòu)是輕集料混凝土早期強(qiáng)度較高的原因，輕集料混凝土7d抗壓強(qiáng)度一般能夠達(dá)到28d抗壓強(qiáng)度80%左右[21]。而Pietro等[31]發(fā)現(xiàn)輕集料混凝土7d強(qiáng)度會降低，28d強(qiáng)度與普通集料混凝土區(qū)別不大。Zhutovsky等[32]也有類似的發(fā)現(xiàn)，輕集料混凝土早期強(qiáng)度會降低12%，后期強(qiáng)度影響較小[33]。

翟紅俠等[34]采用非煅燒粉煤灰輕集料配制高強(qiáng)混凝土，發(fā)現(xiàn)其界面區(qū)有一過渡環(huán)，在過渡環(huán)中沒有發(fā)現(xiàn)晶體尺寸較大的CH晶體，且隨著水化時間的增長，過渡環(huán)粘結(jié)力越強(qiáng)，界面區(qū)密實(shí)程度提高，高強(qiáng)混凝土破壞時不再界面破壞，提高輕集料的強(qiáng)度，可配置強(qiáng)度更高的輕混凝土。張寶生等[35]在研究預(yù)濕程度對頁巖陶粒混凝土顯微結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度的影響時發(fā)現(xiàn)頁巖陶粒隨預(yù)濕程度的提高，陶粒混凝土的早期強(qiáng)度降低較大，而后期強(qiáng)度差距較小，并有超過未預(yù)濕的陶?；炷恋内厔荨｀嵭闳A等[36]等研究了引氣劑對輕集料混凝土性能的影響，發(fā)現(xiàn)輕集料混凝土拌合物中含氣量小于5.5%，輕集料混凝土抗壓強(qiáng)度有所提高，其分析認(rèn)為：輕集料混凝土中摻入引氣劑有效的抑制輕集料的上浮，提高了輕集料混凝土的勻質(zhì)性，減少了輕集料混凝土拌合物的分層離析、泌水，改善了砂漿的孔結(jié)構(gòu)，漿體-輕集料界面缺陷明顯改善。

4.2輕集料-水泥石界面區(qū)對體積穩(wěn)定性能的影響

對于輕集料混凝土而言，輕集料性能不但對強(qiáng)度有重要影響，對收縮變形性能也有直接的影響[37]?；炷潦湛s主要是由水泥漿體收縮所引起，集料則對水泥漿體收縮起限制作用。輕集料是多孔材料，其強(qiáng)度和彈性模量都大大低于普通集料，因而輕集料對水泥石收縮變形的抵抗能力明顯低于普通碎石的抵抗作用。高強(qiáng)輕集料混凝土的制備往往膠凝材料用量較高,使得輕集料混凝土的彈性模量小，收縮和徐變大，體積變形穩(wěn)定期增長[38，39]。同時輕集料具有多孔保水性，能在水泥水化過程中不斷為未水化的水泥提供水分，在一定程度上減緩混凝土的自收縮，但是由于輕集料彈性模量小，這種減緩作用不足以彌補(bǔ)其限制收縮能力差的性質(zhì)。

高英力等[40]指出，輕集料中含水量對自收縮變形影響較大，預(yù)濕處理的的輕集料，內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用能夠部分彌補(bǔ)水泥石基體水化引發(fā)的相對濕度降低，從而降低了自收縮；且隨著輕集料預(yù)濕程度的提高，這種減縮效果越明顯。文獻(xiàn)表明[41,42]：增加輕集料預(yù)濕程度、摻加粉煤灰、加入膨脹劑和纖維在一定程度上有利于輕集料混凝土體積穩(wěn)定性的提高。ArnonBentur等[43]研究也發(fā)現(xiàn)：雖然輕集料混凝土收縮徐變通常比普通混凝土高，但輕集料混凝土早期收縮則比普通混凝土小，而徐變則不總是比等強(qiáng)度普通混凝土大，徐變隨強(qiáng)度的增加而降低；另外，由于輕集料較低的彈模引起較大的彈性應(yīng)變，輕集料在荷載下的總變形高于普通混凝土。

4.3輕集料-水泥石界面區(qū)對耐久性能的影響

混凝土耐久性是指混凝土長期暴露在服役環(huán)境下抵御各種復(fù)雜環(huán)境和抗災(zāi)變破壞能力，良好的耐久性也是高性能混凝土一個重要指標(biāo)。文獻(xiàn) [44，45] 報道了輕集料與水泥石界面粘結(jié)緊密，消除了普通混凝土石子與水泥石間存在的較大縫隙，使得輕集料混凝土的抗?jié)B性有較大改善。摻合料礦渣和粉煤灰的微集料效應(yīng)和持續(xù)水化作用，使輕集料混凝土密實(shí)度提高，并有效地填充和堵塞了混凝土氣孔和毛細(xì)孔通道，使得輕集料混凝土吸水率大幅下降，抗?jié)B性提高，同時輕粗集料內(nèi)部孔隙較大且多數(shù)不相互連接，有利于混凝土局部破壞應(yīng)力的吸收，因此輕集料混凝土具有良好的抗凍性和抗腐蝕性。吳芳等[46]在研究輕集料混凝土抗氯離子滲透性能時發(fā)現(xiàn)：陶粒預(yù)濕處理會降低輕集料在新拌混凝土中的吸水能力，從而預(yù)濕陶粒界面區(qū)的水灰比高于未預(yù)濕處理的陶粒，導(dǎo)致相應(yīng)界面區(qū)密實(shí)度較低，為侵蝕離子提供更多的通道，對高強(qiáng)輕集料混凝土早期抗氯離子滲透性能產(chǎn)生不利影響；同時礦物摻合料的摻入改善了漿體-輕集料微觀結(jié)構(gòu)和水化產(chǎn)物組成，減少了CH在界面區(qū)的富集和定向排列，強(qiáng)化界面區(qū)性能，從而提升了輕集料混凝土抗氯離子滲透性能[47]。王發(fā)洲，胡曙光等[48]在研究輕集料混凝土抗?jié)B性能時也發(fā)現(xiàn)礦物摻合料的火山灰效應(yīng)和輕集料的內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用使得界面區(qū)孔結(jié)構(gòu)得到有效改善；同時摻合料的摻入減少了水泥的用量，有效的降低了水化熱，緩解了因熱應(yīng)力而導(dǎo)致的微裂紋，提升了混凝土抗?jié)B性能。

以往的研究和實(shí)踐均表明輕集料混凝土具有優(yōu)良的耐久性，但需要注意的是，輕集料是一種多孔材料，自身的抗凍性和滲透性較差，輕集料中多而小的封閉孔可緩解冰晶壓和硫酸鹽侵蝕產(chǎn)物的結(jié)晶壓，輕集料的內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用可改善輕集料水泥石的界面結(jié)構(gòu)，但輕集料預(yù)飽水程度較高也將對集料混凝土帶來負(fù)面影響。文獻(xiàn)[49]報道了延長輕集料預(yù)飽水時間雖可減少混凝土坍落度的經(jīng)時損失，但混凝土的抗氯離子滲透性和抗凍性也會明顯變差。在工程實(shí)踐中，需要對輕集料混凝土工作性、強(qiáng)度、耐久性能等各方面性能進(jìn)行協(xié)調(diào)。

5　輕集料-水泥石界面區(qū)研究中存在的問題

目前國內(nèi)外學(xué)者在輕集料混凝土界面區(qū)自身的形成、結(jié)構(gòu)與性能及其對混凝土性能影響等方面做了大量的研究工作，也取得了豐富的研究成果，但輕集料混凝土界面區(qū)是一個復(fù)雜的體系，還存在諸多尚未解決的問題，建議集中研究于以下三點(diǎn)問題：

(1)雖然國內(nèi)外學(xué)者針對輕集料混凝土界面區(qū)做了大量工作，提出了輕集料混凝土界面區(qū)的理想結(jié)構(gòu)模型。但缺乏關(guān)于輕集料混凝土界面區(qū)形態(tài)、分布以及界面區(qū)微結(jié)構(gòu)、彈性模量與基體間差異對輕集料混凝土性能影響規(guī)律的系統(tǒng)研究，尤其缺乏關(guān)于輕集料高強(qiáng)混凝土中拱殼狀界面區(qū)的形成機(jī)制研究，以及拱殼狀界面區(qū)提升混凝土力學(xué)性能和阻止有害介質(zhì)傳輸?shù)淖饔脵C(jī)理研究；

(2)輕集料混凝土表面多孔，結(jié)構(gòu)較粗糙，其特有的吸返水特性對界面區(qū)的結(jié)構(gòu)有一定的改善作用，目前關(guān)于研究輕集料混凝土單一性能的文獻(xiàn)較多，但關(guān)于多項(xiàng)性能系統(tǒng)性研究尚較為缺乏，以及輕集料表面狀況、吸返水能力以及預(yù)飽水程度對界面區(qū)結(jié)構(gòu)性能影響程度和規(guī)律尚不能解釋清楚；

(3)混凝土的性能與其內(nèi)部孔隙和孔的連通程度密切相關(guān)，輕集料混凝土中包括輕集料和水泥石的孔，其中輕集料中孔的孔徑大小、孔的多少以及孔的連通程度，其對混凝土整體性能有什么影響一直是混凝土工程界爭論的焦點(diǎn)，尤其是關(guān)于輕集料中的孔與水泥石的孔分別對混凝土的性能有著什么樣的不同影響，關(guān)于這方面的研究目前很少報道。

6　結(jié)　語

輕集料混凝土界面區(qū)的形成與作用機(jī)理決定了輕集料混凝土的力學(xué)性能和耐久性能，進(jìn)而決定了輕集料混凝土的服役壽命。因此，有必要探明輕集料混凝土界面區(qū)形成與作用機(jī)理方面尚未解決的問題。本文簡要概括了輕集料混凝土界面區(qū)相關(guān)結(jié)構(gòu)模型，綜合分析了輕集料混凝土界面區(qū)形成機(jī)理以及界面區(qū)對混凝土整體性能的影響，總結(jié)了輕集料混凝土界面區(qū)研究中存在的不足和值得深入研究的方向。從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看，大多數(shù)的研究停留在定性分析界面區(qū)對混凝土整體性能影響方面。因此，必須探明輕集料混凝土界面區(qū)組成、結(jié)構(gòu)以及形態(tài)對混凝土性能的影響規(guī)律，建立界面區(qū)與混凝土宏觀性能之間的定量關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對輕集料混凝土性能的調(diào)控。這將對豐富和完善輕集料混凝土界面理論和高強(qiáng)混凝土設(shè)計(jì)制備理論，提高輕集料高強(qiáng)混凝土綜合性能，延長輕集料高強(qiáng)混凝土生命周期，節(jié)約資源能源具有重要意義。

[1] 王振軍, 沙愛民.水泥混凝土漿體-集料界面區(qū)結(jié)構(gòu)與性能[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報, 2008,30(6): 155-160.

[2]ZhangMH,OddEG.MicrostructureoftheinterfacialzonebetweenLWAandcementpaste[J].Cement and Concrete Research,1990,20(4): 610-618.

[3]ZhangMH,OddE.Gjrv.Penetrationofcementpasteintolightweightaggregate[J].Cement and Concrete Research,1992,22(1): 47-55.

[4]LoY,GaoXF,JearyAP.Microstructureofpre-wettedaggregateonlightweightconcrete[J].Building and Environment,1999,34(6): 759-764.

[5] 王發(fā)洲.高性能輕集料混凝土的研究與應(yīng)用[D].武漢：武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文, 2003.

[6] 胡曙光,王發(fā)洲,丁慶軍.輕集料與水泥石的界面結(jié)構(gòu)[J]. 硅酸鹽學(xué)報,2005,33(6): 713-717.

[7] 陳建武.陶?；炷两缑鎱^(qū)顯微硬度影響因素研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2009.

[8]DalePB.Influenceofinternalcuringusinglightweightaggregatesoninterfacialtransitionzonepercolationandchlorideingressinmortars[J].Cement and Concrete Composites,2009,31(5): 285-289.

[9] 刑鋒,祖黎虹,馮乃謙.沸石陶粒多孔混凝土及其結(jié)構(gòu)特性[J].硅酸鹽學(xué)報,1999,27(4): 392-399.

[10] 王濤.高強(qiáng)輕集料混凝土的脆性與增韌技術(shù)研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2004.

[11] 楊婷婷.基于集料功能設(shè)計(jì)的水泥石界面性能研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)博士論文,2010.

[12] 王振軍,沙愛民.水泥混凝土漿體—集料界面過渡區(qū)結(jié)構(gòu)與性能試驗(yàn)技術(shù)[J].南昌：南昌大學(xué)學(xué)報(工科版) ,2007,29 (02): 175-180.

[13] 陳建武.陶粒混凝土界面區(qū)顯微硬度影響因素研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2009.

[14] 李進(jìn)輝.高性能輕集料混凝土性能研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008.

[15]ScrivenerKL,BenturA,ParttPL.Quantitativecharacterizationofthetransitionzoneinhighstrengthconcretes[J].Advances in Cement Research,1998,1(4): 230-237.

[16] 董淑慧,張寶生,葛勇.輕集料-水泥石微觀結(jié)構(gòu)特征[J].建筑材料學(xué)報, 2009,12(6): 737-741.

[17] 胡曙光,王發(fā)洲.輕集料混凝土的抗?jié)B性能研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(城市科學(xué)版),2005,22(02):36-39.

[18] 劉榮進(jìn).有機(jī)-無機(jī)復(fù)合混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料設(shè)計(jì)、合成與性能研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文, 2013.

[19] 杜善義,王彪.復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué).北京:科學(xué)技術(shù)出版社,1998.

[20] 陳建武.陶?；炷两缑鎱^(qū)顯微硬度影響因素研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2009.

[21] 張勇,丁慶軍,王發(fā)洲.輕集料混凝土的界面結(jié)構(gòu)研究[J].混凝土,2002,29(10): 29-31.

[22] 祁景玉,肖淑敏,高燕萍,等.混合型粗集料輕混凝土的微觀結(jié)構(gòu)(I)[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報,2001,29(8):946-950.

[23]T.H.維諾格拉多夫,集料對混凝土性能的影響[M].周新益,譯.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001,85-86.

[24] 胡曙光, 楊文, 呂林女. 輕集料吸水與釋水過程影響因素的試驗(yàn)研究[J].公路,2006, (10):158-159.

[25]SemionZhutovsky,KonstantinKovler,ArnonBentur.Effectofhybridcuringoncrackingpotentialofhigh-performanceconcrete[J].Cement and Concrete Research,2013,54:36-42.

[26]DanielCusson,TedHoogeveen.Internalcuringofhigh-performanceconcretewithpre-soakedfinelightweightaggregateforpreventionofautogenousshrinkagecracking[J].Cement and Concrete Research,2008,38(6): 757-765.

[27]BurcuAkcay,MehmetAliTasdemir.Optimisationofusinglightweightaggregatesinmitigatingautogenousdeformationofconcrete[J].Construction and Building Materials,2009,23(1): 353-363.

[28] 宋紹銘,田倩.陶粒吸水性能的討論[C].全國輕骨料及輕骨料混凝土生產(chǎn)、應(yīng)用、技術(shù)研討會論文集,2002: 6-10.

[29] 鄭秀華.陶粒吸水返水特性及其對輕集料混凝土結(jié)構(gòu)與性能的影響[D]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文,2005,25-32:66-67.

[30] 金組權(quán).高性能輕集料混凝土的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].河南建材,2002,(2):12-14.

[31]PietroLura,MateuszWyrzykowski,ClarenceTang,etal.Internalcuringwithlightweightaggregateproducedfrombiomass-derivedwaste[J].Cement and Concrete Research,2014,59: 24-33.

[32]ZhutovskyS,KovlerK,BenturA.Influenceofcementpastematrixpropertiesontheautogenouscuringofhigh-performanceconcrete[J].Cement & Concrete Composites,2004,26(5):499-507.

[33]DuranHA,AitcinPC,PetrovN.Effectofsaturatedlightweightsandsubstitutiononshrinkagein0.35w/bconcrete[J].ACI Materials Journal,2007,104(5): 48-52.

[34] 翟紅俠,廖紹峰.高強(qiáng)輕混凝土高強(qiáng)機(jī)理分析[J].粉煤灰,1999, (05): 19-24.

[35] 張寶生,鄭秀華.預(yù)濕程度對頁巖陶?；炷溜@微結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度的影響[J].材料工程,2005, (10):3-7.

[36] 鄭秀華,袁杰.引氣劑與粉煤灰對大流動性輕集料混凝土的影響[J].混凝土,2005,(04): 88-91.

[37] 蔣正武,孫振平.國外混凝土自收縮研究進(jìn)展評述[J].混凝土,2001,(04):30-33.

[38] 胡曙光,王發(fā)洲.輕集料混凝土[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[39] 田耀剛,丁慶軍.高強(qiáng)輕集料混凝土早期自收縮研究[J].混凝土,2005(2):29-32.

[40] 高英力,龍杰,劉郝.粉煤灰高強(qiáng)輕骨料混凝土早期自收縮及抗裂性試驗(yàn)研究[J].硅酸鹽通報,2013,32(6): 1151-1156.

[41] 聶欣,黃偉宏.對輕骨料混凝土的分析[J].建材技術(shù)研究和應(yīng)用,2006(04):6-8.

[42] 王濤.高強(qiáng)輕集料混凝土的脆性與增韌技術(shù)研究[D].武漢:武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2003.

[43]ArnonBentur,Shin-ichiIgarashi,KonstantinKovler.Preventionofautogenousshrinkageinhigh-strengthconcretebyinternalcuringusingwetlightweightaggregates[J].Cement and Concrete Research,2001,31(11): 1587-1591.

[44] 李北星,張國志,李進(jìn)輝.高性能輕集料混凝土的耐久性[J].建筑材料學(xué)報,2009, 12(05): 533-538.

[45] 劉娟紅,宋少民.粉煤灰和磨細(xì)礦渣對高強(qiáng)輕骨料混凝土抗?jié)B及抗凍性能的影響[J].硅酸鹽學(xué)報,2005，33(04): 528-532.

[46] 吳芳,譚鹽賓.高強(qiáng)高強(qiáng)輕集料混凝土抗氯離子滲透性能試驗(yàn)研究[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報,2007,29(06):117-120.

[47] 吳中偉,廉惠珍.高性能混凝土[M].北京:中國鐵道出版社,1999.21-107.

[48] 胡曙光,王發(fā)洲.輕集料混凝土的抗?jié)B性能研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(城市科學(xué)版),2005,22(02):36-39.

[49] 祁景玉,巴恒靜,高小健.高性能輕集料混凝土的研究[J].新型建筑材料,2000,(06):19-28.

ReviewontheMechanismofFormationandActionoftheInterfacialTransitionZoneinLightAggregateConcrete

SUN Dao-sheng1,3,LI Yang1,3,ZHANG Gao-zhan1,2,3

(1.SchoolofMaterialsandChemicalEngineering,AnhuiJianzhuUniversity,Hefei230601,China;2.SchoolofMaterialsandChemicalEngineering,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China;3.AnhuiKeyLaboratoryofAdvancedBuildingMaterials,AnhuiJianzhuUniversity,Hefei230022,China)

Thecomposition,structureandpropertiesofinterfacialtransitionzoneisthekeytodeterminetheperformanceoflightaggregateconcrete.Focusingonthestructureandperformancecharacteristicsoftheinterfacialtransitionzoneinlightaggregateconcrete,themicrostructuremodelsandcharacterizationofmicrostructureofinterfacialtransitionzonewererepresented,themechanismofformationoftheinterfacialtransitionzoneinlightaggregateconcretewereanalyzed,theperformanceoflightaggregateconcretesuchasmechanicalproperties,durability,volumestabilitywerereviewed,theshortageoftheresearchwithrespecttointerfacialtransitionzoneinlightaggregateconcreteandsomefutureresearchareasweresummarized,whichprovidesareferenceforfurtherstudyoninterfacialtransitionzone.

lightaggregateconcrete;interfacialtransitionzone;microstructuremodel;mechanismofformation

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51402003，51308004)

孫道勝(1963-)，男，博士，教授.主要從事水泥基材料方面的研究.

張高展,博士，講師.

TU528

A

1001-1625(2016)01-0185-07