分子動力學理論研究初始缺陷對水泥基材料性能的影響

張 偉，王 攀，王鑫鵬，尹 兵，張 悅，侯東帥，李紹純，金祖權，苗吉軍

(青島理工大學土木工程學院，青島 266033)

0 引 言

隨著經濟的快速發展，以混凝土為代表的水泥基材料因為其原材料廣泛、抗壓強度高、價格低廉，在近幾十年來已成為主要的建筑材料。然而，相比于其他類型的材料，水泥基材料的制造造成了大量二氧化碳的排放[1]。據估計，水泥工業產生的二氧化碳約占人類產生的二氧化碳的5%～7%，阻礙了混凝土工業和環境的可持續發展。除此之外，水泥基材料的脆性和較低抗拉強度等缺點都限制了其應用[2]。為此，一種較好的解決方法是改善水泥基材料的抗拉強度，達到使用更少的材料實現相當的力學性能的目的。

但實際上，由于施工水平、養護條件、環境等影響，水泥基材料在承受荷載之前，其內部結構就存在一定的初始缺陷。這些初始缺陷對水泥基材料的力學性能和耐久性都會造成很大的影響。近年來，國內外很多學者對此進行了研究。在宏觀試驗方面，李曙光等[3]制備了不同齡期的混凝土試件，并通過掃描電鏡(SEM)、壓汞試驗研究了混凝土初始缺陷的內在機理。史帥帥等[4]在混凝土試件中引入不同含量的引氣劑來模擬不同的缺陷程度，試驗結果表明，隨著初始缺陷程度的增加，混凝土抗拉強度降低，但峰值應變基本保持不變。在計算模擬方面，鄧朝莉等[5]用兩步等效法建立了混凝土預測模型，并研究了不同缺陷程度對混凝土強度和彈性模量的影響。……