水泥水化三维模拟和水泥石氯离子扩散系数预测

摘要

自从水泥问世以来，水泥工业和水泥基材料便得到了突飞猛进的发展，随着现代建筑技术的不断发展，对高强度、高耐久性和高工作性的水泥基材料的需求越来越高。研究水泥基材料的微观结构与宏观物理性能的定量关系，是混凝土材料耐久性评估和设计的关键问题之一。
　　 本论文基于水泥水化三维计算机模拟，主要进行了以下三方面研究：
　　 提出了水化度的计算方法，对于水灰比分别为0.4、0.5和0.6，最大水泥颗粒直径分别为15μm、20μm和25μm的水泥石，研究了水化度与水化龄期的关系。数值结果表明，水化度随着水灰比的增大而增大，但随着最大水泥颗粒直径的增大而减小。
　　 基于水泥水化模拟所得到的水泥石微观结构提出了水泥石孔隙一点、两点和三点概率函数的计算方法。通过与文献中的试验结果的对比验证了本文方法的有效性。定量评价了水灰比、龄期、温度和最大水泥颗粒直径对毛细孔隙率和两点概率函数的影响。
　　 提出了水泥石氯离子扩散系数预测的强对比方法。通过与文献中的试验结果对比验证了本文方法的有效性。数值结果表明水泥石氯离子扩散系数随着水灰比和最大水泥颗粒直径的增大而增大，但随着水化龄期和温度的增大而减小。当水化龄期到一定值时，水泥石氯离子扩散系数趋于一个定值。