检索结果-内蒙古大学图书馆

硅酸盐学报 2022年第10期50卷 2701-2711页

作者：李凯许立杨璐璐史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地长沙410082

为了揭示砂浆的水分传输机制,构建了细骨料-界面过渡区-水泥浆体的砂浆三相模型,采用部分反弹格子Boltzmann方法模拟了水分在砂浆内部的传输过程,研究了骨料体积分数、界面过渡区厚度及孔隙结构对砂浆水分渗透系数的影响。结果表明:当... 详细信息

为了揭示砂浆的水分传输机制,构建了细骨料-界面过渡区-水泥浆体的砂浆三相模型,采用部分反弹格子Boltzmann方法模拟了水分在砂浆内部的传输过程,研究了骨料体积分数、界面过渡区厚度及孔隙结构对砂浆水分渗透系数的影响。结果表明:当界面过渡区厚度较小、孔隙率较低时,砂浆的水分渗透系数随骨料含量的增大而降低且始终低于水泥浆体的水分渗透系数;当界面过渡区厚度增至150μm或有效孔隙率超过水泥基体2倍时,砂浆的水分渗透系数会接近甚至超过水泥浆体的水分渗透系数。界面过渡区效应、骨料稀释作用以及迂曲传输路径的相互竞争是产生上述现象的根本原因。

关键词：砂浆界面过渡区格子Boltzmann方法水分渗透系数

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基于不规则骨料堆积结构的混凝土水渗透性的研究

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材料导报 2024年第12期38卷 99-106页

作者：李凯杨璐璐史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地长沙410082

为了揭示骨料形状对混凝土水渗透性的影响,基于超椭球颗粒构建了不规则骨料的几何模型,对伸长率、平整度、圆度、球形度等形状参数进行了量化表征。通过离散元方法实现了骨料动态堆积模拟,考虑了颗粒之间的相互作用力,建立了混凝土材料... 详细信息

为了揭示骨料形状对混凝土水渗透性的影响,基于超椭球颗粒构建了不规则骨料的几何模型,对伸长率、平整度、圆度、球形度等形状参数进行了量化表征。通过离散元方法实现了骨料动态堆积模拟,考虑了颗粒之间的相互作用力,建立了混凝土材料的三相介观模型。采用基于格子玻尔兹曼模型的部分反弹算法研究了混凝土的水分传输行为,在验证模型正确性的基础上,探究了骨料含量和形状对混凝土水渗透性的影响。研究表明:混凝土的水分渗透系数随骨料体积分数增大呈现先降低后增加的变化趋势。当骨料体积分数大于50%时,界面过渡区相互交叠形成连通路径是导致混凝土水分渗透系数增加的主要原因。骨料形状的变化会改变传输路径和界面过渡区的体积分数,从而影响水渗透性。与平整度相比,伸长率对水分渗透系数的影响更为明显。随着圆度的不断增加,球形度先增大后减小,水分渗透系数则呈现相反的变化趋势。当圆度为1时,水分渗透系数达到最小值。

关键词：混凝土离散元模拟超椭球格子玻尔兹曼方法水分渗透系数

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基于Lattice Boltzmann方法的水泥基材料中气液两相传输模拟

基于Lattice Boltzmann方法的水泥基材料中气液两相传输模拟

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作者：许立湖南大学

学位级别：硕士

服役条件下混凝土材料容易因失水而处于非饱和状态,这会对其传输性能产生显著影响。理解非饱水条件下水泥基材料的水分传输机制对混凝土耐久性评估和服役寿命预测具有重要意义。在非饱和混凝土中,孔洞并未完全被水分填充,其内部依然存... 详细信息

服役条件下混凝土材料容易因失水而处于非饱和状态,这会对其传输性能产生显著影响。理解非饱水条件下水泥基材料的水分传输机制对混凝土耐久性评估和服役寿命预测具有重要意义。在非饱和混凝土中,孔洞并未完全被水分填充,其内部依然存在空气,气液两相共存条件下水泥基材料的水分传输机制仍不清楚。虽然实验方法可以用于水泥基材料的传输性能研究,但存在耗时长、成本高、精度有限等不足,无法直观地展示水分在材料内部的迁移过程。与实验测试相比,计算机模拟在经济性、工作效率、可视化等方面均具有明显优势,在非饱和混凝土水分传输机理研究中逐渐得到青睐。其中,Lattice Boltzmann方法具有精度高、支持并行、可求解复杂物理边界条件等优势,尤其适用于多组分多相介质传输、流固耦合计算和多尺度模拟。当前,Lattice Boltzmann方法已被成功用于完全饱水状态下水泥浆体的水分渗透系数预测。然而,现有研究没有关注非饱和水泥基材料中水分与空气的真实分布状态以及两者之间的相互作用,并且较少探究水化硅酸钙(calcium silicate hydrate,C-S-H)凝胶和界面过渡区(interficial transition zone,ITZ)对混凝土水分传输的影响。本文采用Lattice Boltzmann方法研究了水泥基材料的气液两相传输过程,主要工作和发现如下:(1)基于文献调研,对实验方法和计算机模拟技术在非饱和水泥基材料水分传输研究的最新进展进行归纳总结,发现真实试样的饱水度不同是导致已见报道的水分渗透系数出现明显差异的重要原因,且水分渗透系数与材料的有效孔隙率存在一定关系。根据水泥基材料的水分分布状态,可以分为饱水区域、过渡区域和非饱水区域。水分渗透系数由外部压力作用下的渗透过程和毛细管力作用下的水分吸附共同决定。(2)开发了多组分多相Lattice Boltzmann模型,再现了不同饱水度下水泥浆体中水分和空气的真实分布,研究了不同润湿特性下水分和空气在水泥浆体中的分布规律,发现毛细管力是影响水分和空气在孔洞中分布状态的关键因素。当水泥基材料的润湿特性由亲水性转为憎水性时,水分在孔洞中的优先填充孔隙从小孔变为大孔。当润湿特性呈现中性时,水分和空气的空间分布对孔尺寸并不敏感,水分均匀地分布在大孔和小孔之中。(3)基于真实的颗粒级配曲线,构建了砂浆的三相介观结构模型,开发了部分反弹Lattice Boltzmann模型,研究了骨料分数和ITZ结构对砂浆水分渗透系数的影响,揭示ITZ效应、骨料稀释作用和迂曲传输路径之间的相互竞争作用。当ITZ厚度较小或孔隙率较低时,骨料稀释作用和传输路径迂曲度效应占据主导地位,砂浆水分渗透系数随骨料含量增大而降低。随着ITZ厚度增大或孔隙率升高,ITZ对水分传输的增强作用成为关键因素,砂浆水分渗透系数会随骨料含量增加而升高。

关键词：水泥基材料 Lattice Boltzmann方法水分渗透系数孔结构界面过渡区非饱和状态

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