Метод компьютерного моделирования капиллярной поровой структуры тяжелого бетона

• Автор: Томрачев, Семен Александрович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

1.1. Влияние капиллярных пор на свойства бетона.

1.2. Влияние капиллярной поровой структуры бетона на долговечность

бетонных и железобетонных конструкций.

1.3. Экспериментальные способы определения структуры

капиллярных пор цементного камня и бетона.

1.4. Формирование структуры капиллярных пор цементного камня

в современной теории твердения цементного камня.

1.5. Основные положения физикохимии дисперсных систем

применительно к процессам структурообразования цементных дисперсий.

1.6. Общие сведения о моделях структуры капиллярнопористого

1.7. Цель и задачи работы.

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ
2.1. Характеристика материалов и технология изготовления
образцов
2.2. Методика получения исходных данных по гранулометрическому составу цементов методом седиментации из поверхностного
2.3. Методика исследования капиллярной пористости цементного камня и бетона методом растровой электронной
микроскопии.
2.4. Методики исследования физикомеханических свойств образцов цементного камня
2.5. Методика определения показателей пористости цементного
камня и бетона по кинетике их водопоглощения.
2.6. Методика исследования диэлектрической проницаемости системы цемент вода
2.7. Выводы
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ КАПИЛЛЯРНОЙ ПОРОВОЙ СТРУКТУРЫ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ И ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ МОДЕЛИ
3.1. Получение исходных данных для реализации модели и
формулировка критериев сравнения модельной и реальной структуры капиллярных пор цементного камня.
3.1.1. Результаты исследования диэлектрической проницаемости цементной пасты
3.1.2. Определение гранулометрического состава цемента
3.2. Разработка модели капиллярной структуры цементного камня
3.2.1. Модель структуры цементной пасты до начала схватывания цемента
3.2.2. Расчет энергии взаимодействия между частицами
в системе цементвода
3.2.3. Моделирование структуры цементных дисперсий
с учетом энергии взаимодействия частиц цемента.
3.2.4. Моделирование изменения капиллярной поровой структуры цементного камня в процессе его твердения
3.3. Проверка адекватности модели
3.3.1. Результаты сравнения модельной и реальной структуры капиллярных пор цементного камня тяжелого бетона.
3.3.2. Результаты сравнения модельной и реальной структуры капиллярных пор раствора и тяжелого бетона.
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИ КАПИЛЛЯРНЫХ ПОР ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ В РАСЧЕТЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
4.1. Влияние факторов, определяющих структуру капиллярных
пор, на ее дифференциальные характеристики
4.2. Влияние факторов определяющих структуру капиллярных пор на свойства цементного камня и бетона
4.3. Применение модели в расчете долговечности
4.4. Алгоритм подбора компонентов цементноводной составляющей тяжелого бетона
4.5. Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРА


Свойства бетона как капиллярнопористого тела во многом определяются структурой его порового пространства. Под структурой бетона подразумевают широкий комплекс понятий, в который включают строение материала от атомно молекулярных структур составляющих бетон компонентов и кончая макроструктурой бетона как композиционного материала, состоящего из цементно песчаного раствора и крупного заполнителя. Микроструктура структура цементного камня. Мезоструктура структура цементно песчаного раствора. Макроструктура двухкомпонентная система раствор и крупный заполнитель. Для каждой из перечисленных структур характерны свои особенности, связанные с условиями их образования. Так, микроструктура цементного камня может быть охарактеризована такими структурными составляющими, как кристаллический сросток, тоберморитовый гель, не до конца гидратированные зерна цемента и поровое пространство. Наиболее важными технологическими факторами, влияющими на формирование микроструктуры цементного камня, являются химикоминералогический состав цемента, тонкость его помола, водоцементное отношение и условия твердения степень гидратации. Соотношения свойств цементного камня и песка определяют свойства цементнопесчаного раствора. При этом изменение определенных свойств компонентов раствора не ведет к пропорциональному изменению соответствующих свойств раствора в целом как материапа. Мезоструктуру цементнопесчаного раствора можно рассматривать как конгломерат, в котором матрицей является цементный камень. Макроструктура бетона имеет много общего с мезоструктурой, так как в этом случае в качестве матрицы может быть рассмотрен цементнопесчаный раствор, в котором распределен крупный заполнитель. Для конгломератных мезо и макроструктур, кроме свойств матрицы и самого заполнителя, большое значение имеет и распределение заполнителя. Мезо и макроструктуру в зависимости от содержания заполнителя соответственно мелкого и крупного можно подразделить на три вида. В структуре первого вида заполнитель не имеет контактов и как бы плавает в матрице, т. Для этого случая характерно малое влияние свойств заполнителя на свойства бетона, которые в основном определяются свойствами раствора. По мере увеличения концентрации заполнителя толщина прослоек из цементнопесчаного раствора уменьшается до тех пор, пока зерна не начинают контактировать и образуют достаточно плотный каркас структура второго вида, существенно влияющий на свойства бетона, и в первую очередь на прочность. В структуре третьего вида пустоты между заполнителем не полностью заполнены растворной частью или цементным камнем. В этом случае образуется крупнопористая структура. Пцк пористость, с1 относительная плотность цементного камня, которая определяется как рорцк, гсм3 р0 объемная масса цементного камня в сухом состоянии, гсм3 рцк плотность цементного камня, гсм3. Ри. ВЦ водоцементное отношение 0, количество жидкости, необходимое для полной гидратации 1 г. Помимо общей пористости на свойства бетона и цементного камня в значительной степени влияет характер порового пространства табл. Согласно наиболее неблагоприятны макропоры и сквозные капилляры. Замкнутые поры в меньшей степени снижают прочность и морозостойкость бетона и цементного камня. Размер пор и их количество зависят при прочих равных условиях от дисперсности цемента. Среди различных видов пор наибольшее влияние на свойства бетона оказывают капиллярные поры цементного камня табл. Поры размером менее 0,1 мкм практически непроницаемы для воды. В зависимости от относительной влажности воздуха, часть микропор в бетоне воздушного хранения непроницаема и для газов . Известно, что повышение доли мелких пор благоприятно сказывается на всех характеристиках бетона повышается его морозостойкость, трещиностойкость , . Их доля в общем объеме пор определяется минералогическим и химическим составом цемента и составляет От количества воды затворения, как показывают результаты исследования, она не зависит. Влияние пор размером . С одной стороны, они повышают морозостойкость бетона замкнутые воздушные поры, с другой снижают прочностные показатели.