- •Числовое моделирование гидрации портландцемента
- •1.Введение
- •2.3. Влияние межчастичного взаимодействия
- •Vpore – полный объем капиллярных пор;
- •2.5. Концепция полиминеральности (сложного состава/структуры).
- •2.8. Структурные изменения гидратов
- •3. Определение параметров модели
- •4. Оценка параметров модели
- •5. Выводы/Заключение
2.3. Влияние межчастичного взаимодействия
С другой стороны, при продолжении гидратации частицы цемента образуются межчастичные контакты. После образования межчастичного контакта, интенсивность гидратации снижается с уменьшением площади образуемого гидрата. Это следует из того, что В/Ц цементного теста значительно влияет на протекание гидратации цемента через геометрические характеристики частиц. В модели, предложенной здесь, частицы цемента с r>1 мк предположительно распределены в цементной матрице однородно, как псевдо-6-соседство. Слово «псевдо» используется здесь в том смысле, что в данной модели существует распределение частиц по размеру и возможность, что соседние частицы отличного от центральной размера. В добавление к этому, частицы с r<1 мк, обычно вступают в реакцию довольно быстро, и на это взаимодействие не должны влиять реакции частиц другого размера/не должны влиять геометрически. Эффект межчастичного взаимодействия на скорость/степень/соотношение гидратации каждой частицы смоделирован как расширяющаяся сфера в отдельной кубической ячейке, которое определяется первоначальным В/Ц. Размер единичной кубической ячейки определяется выражением (3):
Формула (3)
Где I - длина грани единичной ячейки, соответствующей частице цемента с радиусом r0;
ω – В/Ц.
Схематически модель межчастичного взаимодействия/контакта, отношение между нормированным радиусом расширяющейся частицы цемента (Rt /I) и свободной поверхности изображены на Рис. 1.
Рис. 1. схематическое изображение модели межчастичного взаимодействия и свободной поверхности расширяющийся частицы цемента как функции от нормированного радиуса цемента
Э ффект ограничения пространства на скорость гидратации цементной частицы в модели Томосавы выражается формулами (4) и (5):
Формула (4)
Формула (5)
Где Rt – радиус цементной частицы с гидратным слоем;
γw = 0,13 - соотношение адсорбированной воды с порах геля к прореагировавшему цементу (это не учтено/рассмотрено в модели Томосавы);
S(Rt) – функция/зависимость площади свободной поверхности от внешних продуктов реакции;
Cst – коэффициент для межчастичного взаимодействия, определяемый S(Rt)/(4πRt2);
v – предположительно = 2,0;
Cw - свободная энергия воды в цементной матрице и является функцией от относительной влажности, т.е. Cw=((rh-0,75),0,25)3, выведенной из эксперимента Оно [10].
2.4. Структура пор
На свободную энергию воды, адсорбированной в порах геля, влияют условия среды, такие как температура и относительная влажность. И эта свободная энергия адсорбированной воды влияет на скорость гидратации. По этой причине, поведение воды в цементной матрице, выраженное дифференцированием пор по размерам, необходимо для моделирования процесса гидратации. При моделировании пор различного размера в предложенной модели был использован упрощенный метод гомогенизации структуры Hymostruc [5], основанный на внедрении ртути. Форма пор предположительно является цилиндрической и суммарное распределение пор по размеру для капиллярных пор может быть описано математически выражением (6):
Формула (6)
Где V≤ø - объем капиллярных пор с диаметром d<ø;
Ø – диаметр капиллярной поры;
Ø 0 – минимальный диаметр капиллярной поры (2 нм);
а – константа структуры пор, определяемая выражением