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水泥石微观结构决定了它的宏观物理力学性能,是水泥基材料优化设计的基础。通过计算机模拟来研究水泥石微观结构的发展和主要影响因素以提高水泥基材料的整体性能已为国内外学者广泛所关注。
本文主要通过计算机模拟研究水泥石微观结构发展和主要影响因素。通过引入周期性边界条件提出了水泥颗粒初始分布的模拟方法,并定量评价了水灰比、最小和最大水泥颗粒直径对水泥颗粒之间平均表面间距、最近表面间距和最近表面间距均值的影响。基于水泥水化原理,描述了单颗水泥颗粒水化模拟方法,进而引入三个参数量化水化过程中水泥颗粒之间的干扰效应,提出了水泥水化和水化度计算的数值算法。通过与文献中的实验结果进行比较,验证了本文方法的有效性,并定量分析了水灰比、最大水泥颗粒直径和温度对水化度的影响。根据模拟所得的水泥石微观结构,研究了水泥石中毛细孔结构的配位数、一点概率函数、两点概率函数和内表面积随时间的变化规律,讨论了水灰比、温度、最小和最大水泥颗粒直径对它们的影响。分析了水泥水化过程中骨料边界孔隙率、中心区域孔隙率和界面过渡区厚度与水灰比和最大水泥颗粒直径之间的定量关系。