基于微觀信息的水泥水化動力學模型研究

金賢玉，王宇緯，田 野，金南國

（浙江大學 建筑工程學院，浙江 杭州 310058）

水泥是建筑行業使用最為廣泛的結構工程材料之一.目前，國際新趨勢要求水泥具有高性能、高耐久性、節能、環保的特點，因此，改善建筑結構的服役性能，準確預測水泥性能的發展規律具有重要意義.水泥與水拌和后會發生一系列物理化學反應，形成復雜的微觀結構.由于水泥水化過程及其微觀結構的形成是研究水泥宏觀性能的基礎，因此很多學者都開發了相應的水泥水化模型［1－4］來分析水泥水化過程.

Bogue［1］提出的水化模型假設水泥為單一粒徑的水泥顆粒，較為簡單.Jennings等［2］的水化微觀模型考慮到了水泥顆粒之間的相互影響，Bentz等［3］在此基礎上提出了基于數字圖像技術的三維水化模型CEMHYD3D，允許多相和非圓水泥顆粒存在，但沒有考慮到水泥水化反應，同時有像素限制，因此與實際情況有一定出入.Breugel［4］闡釋了水泥水化過程，提出了HYMOSTRUC 模型，考慮到大顆粒吞噬小顆粒現象，并依據不同水泥組分、不同粒徑分布來模擬水泥水化過程，但是計算量較大.為了能在提高計算精度的同時有效預測水泥水化的時變規律，本文基于水泥水化微觀信息，采用Krstulovic＇－Dabic＇水泥水化反應公式［5－6］，考慮孔隙水分、孔隙飽和度、溫度、水泥顆粒空間分布、水泥和水接觸面積率等因素對水化速率的影響，結合水泥顆粒的粒徑分布，建立了一個改進的水泥水化動力學模型，并利用所建立的模型預測了水泥凈漿水化……