硅灰对水泥基材料水化及微观结构影响的模拟研究

发布时间：2024-03-10 12:08

　　硅灰因其较小的粒径、较高的火山灰活性而被广泛应用于超高性能混凝土中。为便于硅灰的运输和存储,通常需对其进行压实处理,这将导致硅灰团聚现象的发生,从而影响水泥基材料的水化过程及微观结构发展。实际情况下,硅灰的团聚较难控制,因此目前硅灰对水泥基材料结构与性能的影响机制仍不清楚。为考虑水泥熟料的四种矿物组成、水化过程的不同阶段以及火山灰反应,本文基于计算机模型μic建立了水泥水化微观结构模型及水泥-硅灰水化微观结构模型,并以此研究硅灰团聚粒径、掺量及水胶比对水泥基材料水化及微观结构发展的影响。新建模型中,水泥四相均参与水化反应,硅灰被视作由活性二氧化硅和惰性材料所组成的球形颗粒,其在水化过程中主要发挥物理填充作用及火山灰效应。利用新建模型对水泥水化过程进行模拟,将模拟所得水化程度、氢氧化钙含量以及孔隙率等数据与纯水泥体系及水泥硅灰混合体系的实验结果对比,初步确定所建模型的适用性与准确性。基于所建立的数值模型,对不同水胶比下水泥-硅灰体系的反应程度、水化产物含量、孔隙率及微观结构演变过程进行探究,并重点研究硅灰的团聚粒径与掺量对低水胶比水泥基材料的影响。研究发现:硅灰团聚会影响其对水泥基材料的...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1硬化水泥浆体微观结构模型[46,47]

硅灰对水泥基材料水化及微观结构影响的模拟研究6砂浆、水泥浆体和C-S-H凝胶。微观尺度上的水泥浆体是由多种水泥熟料发生水化反应得到的。Maekawa等[47]提出了硬化水泥浆体的微观结构模型（如图1.1所示），该模型认为水泥浆体主要由未水化水泥颗粒、C-S-H凝胶、毛细孔和凝胶孔....

图1.2单颗粒模型示意图

示粒径分布较广的水泥颗粒的水化动力学行为。为此，Parrot和Killoh[51]基于定量X射线衍射数据对单颗粒模型进行改进，考虑水泥矿物的四相、粒径分布和水灰比对水化过程的影响，并将水泥的溶解速率看作水灰比、相对湿度、颗粒比表面积的函数。通过对X射线衍射数据的插值分析，水泥熟料....

图1.3C-S-H的针状成核生长模型[59]

硅灰对水泥基材料水化及微观结构影响的模拟研究8模型。在HYMOSTRUC模型中，水化产物C-S-H凝胶被简化为具有光滑表面的均质材料，这并不符合实际观测到的C-S-H形貌。为了对C-S-H凝胶的生长过程和结构进行合理表征，μic模型[25,58]应运而生。μic模型通过对C-S-....

图1.4水泥稻壳灰混合体系的三维结构[54]

硅灰对水泥基材料水化及微观结构影响的模拟研究8模型。在HYMOSTRUC模型中，水化产物C-S-H凝胶被简化为具有光滑表面的均质材料，这并不符合实际观测到的C-S-H形貌。为了对C-S-H凝胶的生长过程和结构进行合理表征，μic模型[25,58]应运而生。μic模型通过对C-S-....

本文编号：3924769