TEA作用下复合水泥水化动力学数值模拟分析开题报告

1. 研究目的与意义

1、研究背景

现代混凝土中所用胶凝材料是组成复杂的复合水泥基材料，其中硅酸盐水泥就是由多种熟料矿物组成，胶凝材料中还含有多种矿物掺合料并添加多种化学外加剂。例如tea，各种组分的水化活性的差异使得现代混凝土中所用复合胶凝材料的水化过程与反应机理越来越复杂。胶凝材料的水化机制直接影响其水化放热量和放热速率，硬化胶凝材料浆体的微观结构以及混凝土的各种物理力学性能的发展，并对混凝土的抗裂性能、耐久性能等产生影响。fernandez-jimenez 等对碱激发矿渣的水化过程进行了动力学研究，但只对初期由扩散控制的反应进行了分析。de schutter用等温量热法和绝热温升法研究了矿渣硅酸盐水泥的水化过程，认为硅酸盐水泥与矿渣的水化过程是可以分离的，但未解释不同水化阶段的反应机理。krstulovic 等提出水泥基材料的水化反应的动力学模型，认为水泥基材料的水化反应有3个基本过程：结晶成核与晶体生长(ng)、相边界反应(i)和扩散(d)。阎培渝等基于krstulovic-dabic模型研究了纯水泥、掺粉煤灰与膨胀剂的复合胶凝材料的水化过程，确定了复合胶凝体系的水化反应机理，但未研究矿物掺合料种类和掺量等对复合胶凝材料水化过程及水化机理的影响。swaddiwudhipong等的研究结果表明：在相同条件下水泥的水化产物与单个组成矿物的水化产物在化学和物理性质上相当接近。进一步推广到水泥熟料矿物的独立水化假设：即相同条件下，水泥的水化反应为各种熟料组分单独反应的综合；根据水泥的矿物组成，可在一定基础上描述各种水泥的水化特征。kolani等测定了水泥－－矿渣复合胶凝材料的水化放热量ca(oh)₂含量、自由水及化学结合水含量，并运用多相水化动力学模型进行分析，认为水泥熟料和矿渣的活化能及动力学参数是迥然不同的，复合胶凝材料的水化程度取决于矿渣取代量和温度。韩方晖等，研究不同矿渣掺量和不同粉煤灰掺量的复合胶凝材料的水化过程均可表示为结晶成核与晶体生长、相边界反应和扩散３个 阶 段。所用动力学模型能较好地表征矿渣掺量在70％以内及粉煤灰掺量在65％以内的复合胶凝材料的真实水化过程。矿渣掺量90％的复合胶凝材料的水化机理发生了改变，所用动力学模型不再适用。为了解释混凝土中复合胶凝材料的水化硬化机理，需要深入了解其水化反应的过程及其反应速率。

2、研究目的

2. 研究内容和预期目标

1、研究内容

tea作为一种化学外加剂，已被广泛应用与水泥基材料中，可显著提高水泥基材料水化性能及力学性能。通过建立模型并系统分析tea作用下复合水泥水化动力学参数的变化趋势，将为tea的在水泥基材料中的应用提供技术指南。该毕业论文的研究内容主要包括：

（1）通过orign软件对水泥水化热曲线进行数值分析，并统计特征参数点；

3. 研究的方法与步骤

1、研究方法

1.文献研究法：搜集整理相关研究资料，为研究做准备；

2.比较分析法：比较国内外对于水泥基材料的水化动力学模拟研究结果的差别，从中找出改进的对策。

4. 参考文献

[1] 高志扬, 王圣文, 吕兴栋, 等. 钢渣粉-水泥复合体系水化热及动力学研究[j]. 长江科学院院报, 2018, 35(12): 138-142.

[2] 饶美娟, 刘数华, 方坤河, 等. 石灰石粉对水泥基材料水化动力学的影响[j]. 建筑材料学报, 2009, 12(6): 734-736, 741.

[3] 韩方晖. 复合胶凝材料水化特性及动力学研究[学位论文]. 徐州: 中国矿业大学, 2015.

5. 计划与进度安排

第一阶段（第1～5周）：2月24日～3月27日

文献检索与综述，对论文关键数值分析方法及技术手段进行了解和学习，撰写毕业论文开题报告，进行外文文献翻译；

第二阶段（第6～8周）：3月30日～4月17日