传统上，混凝土常常被视作为骨料和水泥石基体组成的两相复合材料，但是人们对混凝土进行抗压强度测试时发现，单独的骨料和水泥石在进行受力测试时，一旦超过峰值应力，应力瞬间下降，而混凝土超过峰值应力时，名义应力会有相对较缓的下降段曲线，这应当是骨料和水泥石界面作用的结果，且在宏观上，混凝土的劣化或破坏，往往首先从此界面开始，因而人们逐渐认识到骨料和水泥石界面的重要性，由于此界面并非一个面而是一个区，因而被称之为界面过渡区(Interfacial Transition Zone,ITZ)，是混凝土的第三相。

1.混凝土界面过渡区的特点

研究界面过渡区的目的是为了了解其微观结构和矿物组成同基体的差异，并利用这种差异来解释混凝土的一些宏观性能。从70年代起，研究者对界面过渡区进行了大量的研究并提出了许多微观模型，如Baners模型、Olliver-Grandet模型、解松善模型等，诸多研究虽然达成了一些共识，如界面过渡区具有孔隙率高、弹性模量低、水胶比(W/B)高、氢氧化钙(CH)取向生长且晶粒粗大等特点，但是分歧依旧很大，这些分歧主要集中在：1、界面过渡区内孔隙的占比，Scrivene等认为孔隙在界面过渡区内占很大比例，尤其是骨料表面附近，孔隙的占比甚至高达30%，Diamond等则认为孔隙在界面过渡区内占比并没有那么高，尤其是伴随着水化的进行，孔隙的占比会进一步降低；2、界面过渡区内氢氧化钙(CH)以c轴平行还是垂直于骨料表面取向生长；3、界面过渡区内孔隙以连通孔隙还是封闭孔为主；4、界面过渡区内是否存在双层膜，若存在的话，第一层膜所含矿物到底是氢氧化钙(CH)还是水化硅酸钙(C-H-S)或者两者兼而有之。研究结果差异如此之大，其原因可能是界面过渡区尺度很小，大约仅相当于水泥颗粒大小，在制作试样时，界面过渡区不易暴露出来，且容易受到试验方法的影响。

2. 混凝土界面过渡区的改善措施

由前述分析知界面过渡区是混凝土当中相对薄弱的一相，对界面过渡区的性能进行改善，能够进一步提升混凝土的宏观性能。改善界面过渡区可以从降低水胶比（W/B）、减少泌水、打乱氢氧化钙(CH)的取向生长以及改变骨料与水泥石之间作用力等方面着手。

2.1调整配合比

在保证混凝土性能能够满足设计和施工的前提下，尽量降低水胶比(W/B)，减少用水量。混凝土水胶比的降低，意味着界面过渡区的水胶比也会降低，这样可以提升界面过渡区的致密度、降低孔隙率，限制氢氧化钙的取向生长并形成微细晶粒，提升界面过渡区的性能。同时也可以缓解微区泌水效应，提高骨料与水泥石的粘结强度。然而由于受到流动性的影响，通过调整水胶比来改善界面过渡区的效果是有限的。

2.2选择合适的骨料或对骨料进行表面处理

Prokopski等在其余组分相同的情况下，选择惰性的碎石、活性的白云石以及用石蜡对表面进行处理过的碎石和白云石作为骨料拌制混凝土，测试各自的27天抗压强度发现，用石蜡对骨料表面进行处理后，混凝土的抗压强度大幅度下降，分别下降51.6%、55.7%，说明骨料的表面粗糙度对界面过度区的性能有很大的影响，骨料表面粗糙不仅可以增加机械摩擦力，而且可以限制氢氧化钙(CH)的取向度，还有可能提升骨料表面的润湿性，进而提高界面过渡区的综合性能。

前述研究还发现，采用活性的白云石拌制的混凝土27天强度比采用惰性碎石的要高，说明骨料与水泥石的相容性也会影响混凝土界面过渡区的性能。有水硬活性或者潜在水硬活性的骨料可以与水泥基体发生水化反应，在骨料和水泥石之间产生化学键，提升骨料和水泥石的粘结强度，并改善界面过渡区的致密性。

如果骨料吸水的话，则可以降低界面过渡区的水胶比(W/B),并因此减轻过渡区对混凝土宏观性能的不利影响。如采用陶粒作为骨料的轻质高强混凝土，其强度可以远高于陶粒本身的强度。主要就是因为在水化初期，陶粒可以吸水，降低界面过渡区的水胶比(W/B),伴随着水化的进行，当浆体中水分不足时，陶粒中的水分又可以释放出来，对界面过渡区水泥石进行养护，进而形成加强的界面过渡区。

相对减小骨料的粒径，在一定程度上可以降低骨料对水泥粒子的自由堆积，即减轻墙效应(Wall Effect)的作用。

用化学方法对骨料表面进行处理，在一定程度上有可能会改善界面过渡区的性能。马一平对大理石骨料进行浅烧，制得的混凝土界面粘结强度提升约30%，可能是由于浅烧形成的氧化钙和水泥浆体反应改变了骨料和水泥石之间的作用力，使界面强度得以提升。同时，使用硅烷偶联剂涂覆大理石表面制得的混凝土界面强度更是提升达57%~84%，可能是由于硅烷偶联剂在骨料和水泥石之间起到了搭桥的作用，进而使得混凝土界面粘结强度得以提升。

2.3改变混凝土的制作工艺

混凝土的搅拌、成型、养护等工艺均可影响界面过渡区的结构和性质。如日本的SEC混凝土，通过调湿机将砂的含水率控制在15%~25%，将砂投入搅拌机之后，投入水泥进行裹砂处理，然后再加入石子和剩余的水进行搅拌，这样制得的混凝土强度提升0~30%，强度提升的原因可能是由于在砂子表面形成了低水胶比的净浆层，使界面过渡区的致密度得以提升。

2.4掺入活性或者惰性的细粉或超细粉

王嘉采用5%的硅灰取代水泥后，界面过渡区的显微硬度向上提升，界面过渡区的的氢氧化钙(CH)取向指数降低，同时孔隙率降低。是由于硅灰可以和氢氧化钙(CH)火山灰反应，使氢氧化钙(CH)的含量降低，同时生成水化硅酸钙(C-S-H)，使过渡区结构得到大幅改善，在一定程度上抑制了氢氧化钙(CH)的取向生长，由于硅灰的粒度比界面过渡区孔隙的密度还小，未水化的硅灰颗粒可以填充到孔隙当中，使过渡区的致密度得到提升。惰性的细粉或超细粉，虽然无法与氢氧化钙(CH)发生火山灰反应，但是同样可以起到填充孔隙的作用，在一定程度上改善界面过渡区的性能。

3. 结语

混凝土界面过渡区具有孔隙率高、弹性模量低、渗透性强等特点，一定程度上属于混凝土中的薄弱相，而混凝土界面过渡区的上述特点主要是由墙效应和微区泌水效应造成的。改善混凝土界面过渡区的性能应当从过渡区的形成机理出发，综合考虑各方面的因素，采取综合措施，才有可能获得较为满意的结果。