セメントの水和に伴う若材齢コンクリートの体積変化に関する微視的機構モデル

水泥水化引起的新拌混凝土体积变化的微观机理模型

• 批准号: 08750572
• 负责人: 下村 匠
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750572/
• 关键词: 自己収縮; 細孔組織構造; 毛細管力; 水和反応

本研究ではセメントの水和反応に伴う,コンクリートの自己収縮に関する力学モデルの構築を試みた.自己収縮の主たる原因は,セメントペーストの固体部分の純粋な体積減少よりもむしろ,水和による自己乾燥の結果生じる構造変化であるということが最近の研究により指摘されている.この知見に則り,水和に伴う細孔組織構造の形成,および水分の状態変化に伴う固体壁間距離の収縮をモデル化し,セメントペーストの自己収縮過程の数値シミュレーションを行なった.細孔組織構造は壁間距離の分布密度を表す関数により表現し,水和反応の進行に伴い既存の空間が微小な空間に順次分割されるとした.また反応に消費される水を考慮し,反応の進行に応じて水分を減少させた.水分と固体壁間に発生する力を毛細管力として表現し,この力と組織の平均剛性とから自己収縮を評価した。組織の平均剛性は細孔組織構造の関数として与えた.以上の仮定により水和の進行に伴うセメントペーストの自己収縮を定性的には表現できることを示した.水セメント比が小さいほど自己収縮が大きいこと,水和の進行とともに自己収縮がある値に収束することなどが表現できた.一方,数値実験の結果,現段階の仮定では現実を十分表現できない可能性も示唆された.特にセメントペースト中の液状水分をすべて静水力学的な水と仮定した場合,きわめて大きな負圧が計算されることが明らかとなった。自己収縮に於いて重要と考えられるきわめて微小な空隙に存在する水は,もはや静水力学的な水ではなく,分子として捉えなければならないと考察した.水和生成物の表面と水分子の間に作用する力を考えることにより,より合理的な説明ができると考えている.しかし研究期間内では,分子レベルの力学によりモデルを再構築するには至らなかった.

在这项研究中，我们试图构建一个动态模型，以与水泥的水合反应结合使用混凝土的自我碎裂。最近的研究指出，自我冲突的主要原因是结构性变化，这些变化是由于水合而不是纯净体积减少水泥糊的纯体积减少而导致的。基于这一发现，我们建模了与水合相关的孔结构的形成以及由于水分状态变化而导致的实心壁距离的收缩，以及水泥糊的自我冲突过程的数值模拟。孔结构由代表壁距离分布密度的函数表示，并且随着水合反应的进行，现有空间被分为小空间。我们还考虑了反应中消耗的水，并根据反应的进展减少水分。水和固体壁之间产生的力表示为毛细管力，并根据该力和组织的平均刚度评估自我缩减。组织的平均刚度是孔结构的函数。上面的假设表明，水泥糊的自我碎裂以及水合的进展可以定性地表示。水泥比的越小，自我冲突越大，随着水合的进展，自我冲突会收敛到一定值。另一方面，数值实验表明当前的假设可能无法充分表达现实。据显示，计算出极大的负压，尤其是当水泥糊中的所有液态水都是静水力的水力动力学时。我们认为，在自动化中被认为很重要的非常小的空隙中存在的水不再被视为一个分子，而不是静水水。我们认为，通过考虑水合产物表面与水分子之间的作用，我们可以提供更合理的解释。但是，在研究期内，我们无法通过分子水平的力学重建模型。