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水泥-矿渣复合胶凝材料水化动力学模型研究
作者:张增起
定价:99元
印次:1-1
ISBN:9787302572442
出版日期:2021.08.01
印刷日期:2021.07.23
本书从纯C3S单矿出发,建立水化动力学模型,在C3S水化动力学模型的基础上,考虑硅酸盐水泥的水化机理、以石英为代表的惰性掺合料的物理作用和以矿渣为代表的火山灰材料的化学反应,层层递进,清楚详细地说明了不同形式的水泥水化动力学的联系和区别,形成了一个完整的体系,对于了解掺加不同掺合料的水泥水化速率、水化产物的生成过程和硬化水泥的物相组成有重要的意义,使水泥水化动力学体系更加完善。
more >导师序言 现代混凝土大量使用辅助性胶凝材料,以减少自然资源的消耗和温室气体排放,综合利用固体工业废渣,提高混凝土的绿色度。精确描述现代混凝土所用多组分复合胶凝材料的水化过程是指导现代混凝土配制的基本科学问题,具有重要的理论意义与实用价值。本书建立了水泥矿渣复合胶凝材料的水化动力学模型,以研究该复合胶凝材料体系的水化过程。 张增起博士全面掌握了国内外胶凝材料水化机理与水化动力学的研究现状,分析了几种经典的胶凝材料水化模型的特点与不足。基于“蚀坑”理论、BNG模型、Jander方程和局部生长假说等理论,张增起采用遗传算法拟合得到在不同胶凝材料体系中的成核速率、沉淀速率、生长速率等动力学参数,提出了修正后的水化动力学模型,并与试验结果进行对比,证明了模型的正确性。本书将复杂的水泥矿渣复合胶凝体系的水化过程分成几个阶段来处理: 首先,研究硅酸盐水泥熟料中含量最多的C3S的水化动力学,在现有BNG模型的基础上对其主要水化产物CSH的生长速率使用局部生长假定进行了修正,并研究了粒径大小对C3S矿物水化的影响; 其次,在C3S水化动力学基础上,提出了纯硅酸盐水泥的水化理论模型,在扩散控制阶段使用了修正的Jander模型来表征,通过早龄期水泥水化热测量结果校准了模型参数,通过测定硬化水泥浆的矿物与化学组成验证了水化模型; 再次,利用水泥石英粉复合体系来研究惰性填料对水泥水化过程的物理作用,阐明了惰性填料对水泥的稀释、加速熟料矿物溶解以及增加水化产物成核面积等作用,通过对纯硅酸盐水泥的水化动力学模型的修正,得到水泥石英粉体系的水化动力学模型,并通过测定水化热以及物相组成来校准和验证该模型; 最后,研究水泥矿渣复合体系的水化动力学,确定了矿渣水化的触发条件和反应程度,分别考虑水泥与矿渣的水化过程,建立了水泥矿渣复合胶凝材料的水化动力学模型,并通过实际试验结果予以验证。本书的研究内容从水泥熟料单矿物到水泥矿渣复合胶凝材料层层递进,清楚详细地说明了不同形式的胶凝材料的水化动力学的联系和区别,形成了一个完整的体系,这对于了解添加不同掺合料的水泥的水化速率、水化产物的生成过程和硬化水泥的物相组成有重要的意义,丰富了水泥水化动力学体系。本书得到的模型较为复杂,但具有较高科学性,对提高复合胶凝体系水化过程的科学认识有推动作用。本书采用的研究手段先进,实验数据客观翔实,公式推导与分析过程严谨,创新点突出,结论正确。本书展示的研究成果可为混凝土材料水化及性能演化机理研究提供重要的帮助。 阎培渝清华大学土木工程系2020年3月10日
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