- •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
Vpore – полный объем капиллярных пор;
Ømax – максимальный диаметр капиллярных пор.
Касательно свойств воды, таких как плотность, давление пара, поверхностное натяжение и так далее, они уже были смоделированы несколькими учеными [11] и их изотермические модели [12] приняты для описания поведения воды в капиллярных порах/
Формула (7)
Где Iw – толщина слоя адсорбированной воды, нм;
h0 – это коэффициент, равный 0,194 нм;
Eab – энергия активации адсорбции, равная 18 кДж/моль;
R - газовая постоянная;
Т – температура, К.
Данный распределение пор по размеру, количество воды в капиллярах и температура в кельвинах могут влиять на относительную влажность в порах, поверхностное натяжение и плотность воды, что видно из выражения (7).
2.5. Концепция полиминеральности (сложного состава/структуры).
Клинкерные минералы, такие как алит (C3S), белит (C2S), трехкальциевый алюминат (С3А) и алюмоферритная фаза (C4AF) взаимодействуют с водой по-разному. Отсюда следует, что состав цемента значительно влияет на степень гидратации. Взаимодействие отдельных составляющих цемента, принятые для предложенной модели, сведены в Таблицу 1, а прочность составляющих цемента и гидратов приведена в Таблице 2.
При условии, что номинальная скорость реакции на единицу площади непрогидратировавшего цемента kr может быть выражена как сумма скорости реакции каждой составляющей цемента kri , формула (14) содержит:
Формула (14)
Где ai – доля площади поверхности каждой составляющей, принятой равной объемному соотношению каждой из составляющих в непрореагировавшем цементном ядре;
i – представляет собой C3S, C2S, С3А и C4AF.
В следствии этого, ρс и γg меняются в процессе гидратации и вычисляются по формулам (15) и (16):
Формула (15)
Формула (16)
Где pi – плотность каждого минерального компонента;
γi – стехиометрическое отношение массы воды к массе i составляющей, определяемые по таблице 1 и 2.
Таблица 1. Реакция гидратации и теплота образования составляющих цемента
Минерал |
Уравнение реакции |
Теплота гидратации, Дж/г |
Формула № |
|
|
|
(8) (9) (10) (11) (12) (13) |
Таблица 2. Плотность химических составляющих, участвующих в процессе гидратации
Минерал |
Плотность, г/см3 |
Минерал |
Плотность, г/см3 |
|
|
|
|
*1 – включая физически-связанную воду; *2 – исключая физически-связанную воду.
2.6. Индукционный период
Т ак как механизм индукционного периода процесса гидратации не до конца ясен, выражение детерминирующего коэффициента kd феноменологически определяется:
Формула (17)
Гле В и С - значения детерминирующих коэффициентов;
α – средняя степень гидратации цемента.
Формула (17) отражает результаты эксперимента, в котором на индукционный период не влияют размеры частиц цемента, а второй экстремум на тесте колориметра вызван размерами частиц цемента. [13]/
2.7. Влияние температуры
Влияние температуры на значения детерминирующих коэффициентов выражено в формуле (4), и смоделировано с помощью закона Аррхеноу:
Формула (18)
Формула (19)
Формула (20)
Где В20, De,20, и kr20,i – объёмы B, De и kr,i при 293 К соответственно;
β1 , β2 и Ei – коэффициенты для температурной зависимости для B, De и kr,i соответственно;
Cα,T – коэффициент, учитывающий влияние степени гидратации и температуры обработки на De,20.