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基于水化动力学模型的水泥基材料温度效应

2020-08-13吕全红肖莲珍

武汉工程大学学报 2020年4期

吕全红,肖莲珍

武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北 武汉430205

水泥作为一种广泛应用于基础建设的建筑材料,对其生产工艺及化学成分的研究已日趋成熟,但其内部反应机制复杂,而水化反应机制最终将影响混凝土后期各物理力学性能的发展[1-3],如抗裂性能及耐久性,特别对于其应用于大体积混凝土,前期的绝热温升实验和大体积模型模拟研究水化反应机制以及降温措施可以有效预测并降低实际施工时裂纹的产生[4],而且施工后养护温度对水泥体系的强度及变形有较大影响,养护温度过高,体系后期抗压强度和抗拉强度降低,而且在内部及外部的约束作用下混凝土不能自由变形,最终会导致温度裂缝的产生,因此,有必要研究养护温度对水泥水化机制的影响。在实际施工时,水泥水化热的释放,温度场、应力场互相影响,使得实际操作难度大,裂缝控制困难。所以对混凝土温度和应力准确推算、分析、模拟,是有效控制裂缝的前提[5]。

水化动力学是一种结合水化反应内因(水泥反应物的结构)和外因(反应条件)对水化反应过程影响的动态研究水化反应的方法,它能够动态地模拟和描述水化反应过程,从而揭示水化反应的宏观和内在机理[6-8]。对于水化动力学的研究颇多,但比较有代表性且被广泛认可的是Krstulovic等[9]提出的水泥基材料的水化反应动力学模型,该模型将水化过程分为结晶成核与晶体生长(nucleation and crystal growth,NG)、相边界反应(interactions at phase boundaries,I)、扩散(diffusion,D)三个基本过程,最慢的过程决定水泥水化的整体发展。……

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