水泥水化过程的计算机模拟

介绍了一项新颖的设计并模拟水泥基复合材料水化过程并依据水泥细观组织结构预测水泥性能的技术流程框架,为水泥基复合材料耐久性的研究和发展提供了一种新思路,建立了一个随机的、基于数字化影像基础（DIBM）的模型,通过计算机模拟,将水泥基复台材料的整个拌制过程,特别是水泥的水化过程在计算机上进行生动的可视化仿真,随机模型依据元胞自动机（cellular automata）技术,对水泥水化过程中各不同阶段的细观组织结构进行模拟、分析和计算,得到水泥熟料中各组成物的水化程度、各种水化产物的体积分数、水泥石的孔隙率以及孔的分布情况等,并依此预测水泥基复合材料硬化后的性能,通过对纯硅酸盐水泥基本性能参数的分析与计算,计算机模拟得到该种水泥在不同龄期的水化产物及细观组织结构。     

粉煤灰-水泥浆体水化动力学模型

探讨了Dals提出的水化模型在密封及饱水养护条件下的适用性问题,分析了粉煤灰对水泥水化动力学影响的机理,提出了粉煤灰影响系数的概念,并根据试验结果得出影响系数的计算公式建立了粉煤灰-水泥体系水化动力学模型．     

混凝土绝热温升计算模型及其应用

混凝土绝热温升计算模型是影响混凝土结构水化热温度场有限元仿真分析精度的关键因素.本文从水泥水化放热反应本质出发,考虑龄期、温度和温度历史影响,提出了一种基于水泥水化度的混凝土绝热温升计算模型.通过对混凝土绝热温升试验数据的拟合,确定模型特征参数及验证模型的准确性,并将模型应用于混凝土温度场有限元仿真分析中.算例结果表明...     

XYZ减水剂的合成及性能研究

目的考察聚羧酸系减水剂对水泥水化作用及微观结构的影响。方法借助净浆水泥凝结时间、水化放热曲线、扫描电镜(SEM)观测、孔隙率和孔径分布测定等手段。结果掺加一定量减水剂,可使水泥凝结时间延迟;体系最高温度降低了8.6℃,时间推迟17 h;使水泥早期微小晶体大量生长,气孔细化且分布更加合理。结论XYZ系列减水剂具有缓凝特性,能够显著延缓水泥水化的放热;可使水泥石的后期水化更充分,水化产物结构更紧密。     

硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥水化协同效应研究

水泥硬化体的力学性质与其微观组构间存在紧密的联系,水泥硬化体微观组构的形成与发展是水泥水化硬化过程的结果。因此,开展对水泥水化硬化过程的研究,将对于了解水泥水化硬化微观组构的发展变化规律及其影响因素有着重要的意义。通过对硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥(以下简称复合水泥)进行水化热测试分析,并且结合扫描电镜(SEM)试验对水泥石的微观形貌进行了分析,重点研究了复合水泥的水化硬化机理,以探究硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的水化协同效应。     

减缩剂对水泥浆体结构演变的影响

通过研究减缩剂对于水泥水化过程中水化热、电阻率、干燥收缩、可逆收缩的影响,分析了减缩剂对于水泥浆体结构发展演变过程的作用.试验结果表明:减缩剂能够显著地降低水溶液以及模拟孔溶液的表面张力;在水化反应初期,减缩剂降低了水泥的水化放热速率,随着水化的进行,水化放热总量逐渐增加,3天以后,总水化热有一定的增加;减缩剂能够显著降低水泥净浆的干燥收缩,其减缩能力随着龄期的发展逐渐降低;减缩剂增加了可逆收缩在总的干燥收缩中所占的比例,表明水化产物的形态发生了变化.减缩剂不仅通过降低孔溶液的表面张力的形式降低水泥浆体的干燥收缩,而且通过影响水泥水化的进程以及改变水化产物的状态来减少水泥浆体的收缩.     

水灰比对水泥水化放热模型的影响

水化放热量与水化程度有直接关系,水化热的变化可反映水化程度的变化,水灰比对水化放热量的影响反映了水灰比对水化程度的影响。水灰比越高,水泥的可化合水越多,可容纳水化产物的微观空间越大,进而使得水泥浆的水化程度越充分。刚开始,水灰比对水泥水化生热率的影响并不明显;但经过一定时间后,生热率随水灰比的增加而提高。当水灰比由0.3增加到0.6时,28 d期水化热增加120 kJ/kg。     

水泥水化过程的机理、测试及影响因素

水泥的水化过程是一个非常复杂的化学物理过程,水化反应进行的程度将直接影响建筑物的性能,因此一直是科研工作者研究的重点．影响水泥水化反应的因素很多,在此基础上也衍生了许多测试评价水泥水化反应的方法．对水泥水化反应的产生机理及测试评价水泥水化过程的方法进行浅要的介绍,对原材料、氢键等影响水泥水化反应的机理进行了分析．     

磷铝酸盐水泥早期水化过程研究

研究磷铝酸盐水泥早期水化过程,并探讨其水化机理.利用无电极电阻率测定仪(ERM)、交流阻抗谱测定仪(EIS)和水泥水化热测试仪(HHT)分析水化过程的电性能和水化放热率变化规律,并将3种测试手段相结合研究早期水化特性.研究结果表明:电性能和放热率变化可用来描述磷铝酸盐水泥早期水化进程,且可将水化进程分为溶解期、诱导期、加速期和减速期4个阶段;体系电阻率和放热量随水化程度增加而增大,其相应微分曲线变化反映了其特有的水化反应特征;而交流阻抗谱图主要表现为Nyquist图形和电阻的变化;磷铝酸盐水泥早期水化的电性能和放热率变化是其特有的水化产物和水化过程的体现.     

葡萄糖酸钠与高效减水剂复合使用对水泥水化历程的影响

本文系统地研究了葡萄糖酸钠、萘系、氨基磺酸盐系和聚羧酸盐系高效减水剂，以及葡萄糖酸钠与高效减水剂复合使用对水泥凝结时间、水泥水化热、水化温峰、温峰出现时间的影响。结果表明：葡萄糖酸钠与萘系、聚羧酸高效减水剂复合使用时，水泥的凝结时间、温峰出现时间延长，温峰及水化热增大；葡萄糖酸钠与氨基磺酸盐高效减水剂复合使用时，水泥水化温峰出现时间进一步延长，温峰及水化热降低。     

基于迭代算法的水泥水化动力学多元方法研究

为合理确定水化动力学分析的参数和实现研究手段多样化,文章提出一种参数识别迭代算法,并探讨了获取水化热数据的数值试验和替代水化热法的背散射电子(back-scattered electron,BSE)图像识别。针对Krstulovic水化动力学模型,通过迭代算法得出各水化阶段的控制时间,为参数识别提供有效的数据区间;使用COMSOL软件建立与绝热温升试验工况一致的数值仿真试验,并将获得的水化温度曲线和最大水化放热量与试验数据进行了比较;识别不同水化时期水泥浆体BSE图像中水化产物的面积比,作为水化程度来确定水泥水化指数函数方程,并与试验数据对比来评价该方程的预估精度。依据迭代算法获取了合理的水化动力学参数,其生成的水化速率曲线与试验数据具有较好的吻合度;水泥水化数值仿真试验可以用来预测绝热情况下水泥混凝土的温度变化,能替代绝热温升试验;依据BSE图像中水化产物面积比获得的水化指数函数与试验数据的吻合度较好,能替代传统水化热法进行水化动力学分析。     

石灰石粉对水泥浆体水化特性及流变性能的影响

利用微量热仪和旋转黏度计,从掺量和细度两方面研究了石灰石粉对水泥浆体水化特性和流变性能的影响.从水化放热速率和放热量角度分析了石灰石粉对水化特性的影响,从紧密堆积理论和固体颗粒体积分数两个角度分析石灰石粉对流变性能的影响.结果表明:石灰石粉可以促进体系的水化进程,且石灰石粉细度越大,促进作用越明显.石灰石粉掺量增大导致水泥含量减少,所以体系第二放热峰峰值和总放热量随石灰石粉掺量的增大而减小.随着石灰石粉掺量或细度的增加,复合体系中固体颗粒的体积分数逐渐增大,粒径分布模数减小,且体系的粒度分布曲线逐渐接近于最密堆积的理想分布曲线.复合体系的屈服应力和塑性黏度随石灰石粉掺量的增大而减小,随石灰石粉细度的增大而增大.     

基于微观水化单元的水泥土单轴压缩模拟

为实现颗粒流方法在强度预测中的应用，根据各类型水化产物微观结构特征，利用颗粒流方法分别构建基于微观水化单元的普通硅酸盐和硫铝酸盐两种水泥土数值模型，模拟两种水泥土单轴压缩时的力学响应，并与试验结果进行对比。颗粒间平行黏结参数分析表明，平行黏结模量为宏观弹性模量的主要影响因素，二者呈二次非线性增长关系；平行黏结强度与峰值应力间呈线性增长关系；在参数取值区间内，水化单元均能模拟与试验现象相吻合的斜裂缝方向和数量。两种水泥土均以水泥掺入量为15%的单轴压缩实验曲线确定细观参数，基于已确定参数，在模拟水泥掺入量为9%～12%时，该模型得到的单轴压缩峰值应力和弹性模量与实验结果误差均小于5%;水泥掺入量为6%时误差略高，但仍小于9%。模拟结果表明，微观水化单元可以用于模拟和预测水泥土单轴压缩的峰值应力和弹性模量，为其他材料模型的建立提供了新思路。     

掺硅灰的低水胶比水泥水化产物定量预测方法

基于低水胶比下水泥水化原理以及硅灰作用机制,考虑体系中氢氧化钙量的变化,修正中心粒子模型,提出掺硅灰的低水胶比水泥水化产物体积分数预测方法.对比提出方法、试验数据、Power模型以及Jensen模型,结果表明:所提方法可较好地描述掺硅灰的低水胶比水泥水化进程并定量预测不同水化产物的体积含量;当无硅灰时,所提方法计算的未水化水泥和化学收缩的体积与Power模型计算结果基本一致;当含有硅灰时,所提方法计算的水化产物的体积分数与Jensen模型的模拟相近.     

公路粉煤灰水泥水化过程的研究

采用X-射线衍射、差热分析、微量热计及压汞测孔仪对公路粉煤灰水泥的水化产物、水化放热曲线、孔尺寸分布进行了研究。实验结果表明,公路粉煤灰水泥的主要水化产物是C-S-H凝胶、AFt及少量的Ca(OH)     

低水胶比对复合胶凝体系水化特性和动力学影响研究

低水胶比复合胶凝体系的水化机理和水化行为较普通水胶比胶凝体系存在一定差异,该条件下传统的水化结论往往不再适用.以不同低水胶比水泥-粉煤灰-矿渣复合胶凝体系为研究对象,通过测试净浆试件7d水化热,结合水化动力学模型探明了低水胶比、矿物掺合料掺量对其水化行为和水化机理的影响,并通过透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析了低水胶比复合胶凝体系的水化产物差异.研究结果表明：水胶比为0.2、粉煤灰-矿渣复掺量小于50%时,复合胶凝体系早期和后期的放热速率无明显差异,此时复掺粉煤灰-矿渣对水泥水化存在一定促进作用,当水胶比增至0.25和0.3时,复掺粉煤灰-矿渣在10～17h抑制了水泥水化;当水胶比由0.3降低至0.2时,胶凝体系最大放热速率呈增大趋势,且水化过程由NG-I-D改变为NG-D,不再经历相边界反应;水化至28d时,水化硅酸钙(C-S-H)的形貌随着水胶比的降低,由纤维状向球状转变.     

钢渣-水泥复合胶凝材料的水化放热和动力学研究

通过测定钢渣掺量（质量分数）分别为0、20%、30%、40%的水泥基复合胶凝材料的水化放热速率,根据Krstulovi?-Dabi?动力学模型得到几何晶体生长指数n、反应速率常数K、各阶段转换时的水化度α,进而研究钢渣掺量对钢渣水泥复合胶凝材料水化放热与动力学的影响。结果表明：随着钢渣掺量的增加,各阶段水化放热速率变化趋势不同,钢渣掺量30%和40%时,出现第3放热峰,水化放热量随着钢渣掺量的增加而降低;钢渣掺量0、20%、30%时,水化历程由结晶成核与晶体生长(NG)到相边界反应(I)再到扩散过程(D);钢渣掺量40%时,模拟曲线偏离实际水化速率曲线,水化过程不符合Krstulovi?-Dabi?动力学模型;钢渣掺量0~30%范围内KNG、KI、KD均随着钢渣掺量的增加而降低;相对于钢渣掺量20%试样而言,纯水泥与钢渣掺量30%试样的I过程水化度范围较大;钢渣掺量0~30%的试样,水化12h已经成型,然而相同条件下,钢渣掺量40%的试样仍然不能硬化成型。为避免水化速率过低,钢渣最大掺量应为30%。     

道路水泥性能及其水化动力学研究

应用恒温导热法等研究了道路水泥的水化动力学过程以及ＣａＯ、石膏对其水化过程和性能的影响。研究结果表明，与硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥相比，道路水泥由于其特有的矿物组成，尽管早期水化放热速率和水化放热量较低，但早期强度较高，而且具有初凝时间较长，初、终凝时间间隔较短、耐磨、抗干缩等性能，能较好地适应道路建筑工程需要。道路水泥在不同水化阶段具有不同的反应机理，所适用的动力学公式及动力学参数也不同，外掺ＣａＯ可使其水化减速期动力学过程得以改变，但掺入少量ＣａＯ对道路水泥的性能影响不大。     

基于冲击弹性波的水泥水化趋势分析研究

水泥的水化过程是一个非常复杂的化学物理过程,水化反应进行的程度会直接影响混凝土结构的性能,一直是科研工作者研究的重点。水泥水化程度是指一定时间内水泥水化量与水泥完全水化量之比。采用基于冲击弹性波的方法对20世纪90年代的混凝土大坝芯样进行弹性波波速测试,并对芯样进行抗压试验,同时调研国内外相关资料,结果表明该混凝土经过长时间的水化反应导致其抗压强度与设计相比,都有很大的增长。因此,经过研究提出通过对混凝土芯样弹性波波速测试,可间接判断混凝土中水泥水化反应情况,为跟踪混凝土内水化反应提供了宏观手段。     

影响硅酸盐水泥水化速度的因素

硅酸盐水泥的水化过程是非常复杂的,其影响因素很多。本文对影响因素诸如熟料单矿物的品体结构、石膏、微组分、水泥颗粒细度及其分布、温度、外加剂等进行了论述。