セメントの水和反応・組織形成シミュレーションによるコンクリートの材料特性予測

通过模拟水泥水化反应和结构形成来预测混凝土材料性能

基本信息

批准号：
14750488
负责人：
杉山央
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Building Research Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

コンクリートは、使用セメントの種類、調合、養生方法などの各種条件によって、その特性が大きく異なる材料である。このため、コンクリートの材料特性を的確に予測することは困難と考えられてきた。しかし、コンクリートの材料特性はセメントの水和反応の進行および微細組織の形成に支配されているため、これらをシミュレートすることが可能になれば、コンクリートの材料特性を予測することができる。本研究では、研究代表者がこれまでの研究により開発したセメントの水和反応・組織形成モデルを用いて、コンクリートの材料特性の中でも特に重要である強度発現および発熱特性を予測する手法を提案した。1.コンクリートの強度発現予測セメントの水和反応・組織形成モデルを用いてセメントの水和反応過程をシミュレートし、それに伴って形成される微細組織の細孔量を計算した。次に、細孔量とセメントペースト強度の関係を求め、セメントペーストの強度発現を予測した。さらにセメントペースト強度とコンクリート強度の関係を求め、コンクリートの強度発現を予測した。2.コンクリートの発熱特性予測ここでは、コンクリートの発熱特性を示す指標として重要である断熱温度上昇を予測の対象とした。まず、セメントの水和反応・組織形成モデルを用いてセメントの水和反応過程をシミュレートし、それに伴って発生する水和熱量を計算した。次に、セメントペースト部分から発生した水和熱が骨材に伝わり、コンクリートの温度が上昇する断熱温度上昇過程をシミュレートした。3.適合性の検証上記1および2で提案した予測手法の実測値との適合性を検証するための実験を行った。その結果、上記手法により種々のセメント種類・調合のコンクリートについて強度発現および発熱特性を精度良く予測できることが明らかになった。

混凝土是一种性能随所用水泥类型、混合和养护方法等各种条件变化很大的材料。因此，准确预测混凝土的材料性能被认为是困难的。然而，混凝土的材料性能受水泥中水化反应的进展和微观结构的形成控制，因此如果可以模拟这些，就可以预测混凝土的材料性能。在这项研究中，主要研究者提出了一种利用先前研究开发的水泥水化反应和结构形成模型来预测强度发展和生热性能的方法，这些性能在混凝土的材料性能中尤为重要。 1. 混凝土强度发展的预测我们使用水泥水化反应/结构形成模型模拟了水泥水化反应过程，并计算了由此形成的微观结构中的孔隙量。接下来，我们确定了孔隙体积与水泥浆体强度之间的关系，并预测了水泥浆体的强度发展。此外，还确定了水泥净浆强度与混凝土强度之间的关系，并预测了混凝土的强度发展。 2.混凝土发热性能的预测这里，预测的目标是绝热温升，它是混凝土发热性能的重要指标。首先，我们使用水泥水化反应/结构形成模型模拟水泥水化反应过程，并计算产生的水化热。接下来，我们模拟了绝热升温过程，其中水泥浆产生的水化热传递到骨料，从而升高了混凝土的温度。 3.兼容性验证我们进行了实验来验证上述1和2提出的预测方法与实际测量值的兼容性。结果表明，上述方法可以准确预测各种水泥类型和混合物的混凝土的强度发展和生热特性。