Experimental study and numerical simulation of hydration and microstructure development of ternary cement-based materials
Year: 2015
Type: dissertation
Abstract: samengestelde cementpasta'sOp basis van de experimentele resultaten wordt een theoretisch hydratatiemodel voor (binair en ternair) samengestelde cementpasta voorgesteld, geïnspireerd op het bestaande HYMOSTRUCmodel voor Portland cementpasta.Het model beoogt de simulatie van de reactiekinetiek van elke component in het samengestelde systeem.Het geïntegreerde kinetisch algoritme geïmplementeerd in het model vertoont verschillende kenmerken.Het is expliciet gebaseerd op de korrelgrootteverdeling van alle materialen.Elke chemische reactie wordt verondersteld beïnvloed te worden door het fysisch contact tussen de verschillende hydraterende korrels, i.e. interactie tussen reactiekinetiek en microstructurele ontwikkeling.De kern van het algoritme is de berekening van het volume van de deeltjes ingebed in de buitenwaartse hydratatieproducten van elke deeltje.De ingebedde deeltjes induceren een verdere expansie van de buitenwaartse hydratatieproducten, en beïnvloeden zo ook de hoeveelheid water beschikbaar voor de hydratatie.Watertekort in het capillaire poriënsysteem wordt in rekening gebracht in het model.Bovendien worden de invloed van kalksteenmeel op de hydratatie van cement, en het vervangingsniveau van cement door hoogovenslak ook beschouwd in het model.Het voorgestelde theoretische model werd gekalibreerd op basis van een deel van de experimentele resultaten uit dit onderzoek, en gevalideerd door middel van een ander deel van de experimentele resultaten.De berekeningen uit het model worden geïmplementeerd door middel van MATLAB, resulterend in een goede efficiëntie van het programma, zodat het bruikbaar is voor praktische simulaties.Naast de voorspelde hydratatiegraad van alle componenten in het systeem als voornaamste resultaat van het model, worden ook andere eigenschappen voorspeld zoals de totale porositeit van de pasta in functie van de tijd.Simulatie geeft aan dat de hydratatie van hoogovenslak op hogere ouderdom (meer dan 91 dagen) nog steeds opmerkelijk is, en finaal een hydratatiegraad van ongeveer 58% bereikt na 2 jaar hydratatie.De simulatie van de hydratatie van ternair samengestelde pasta (Portland cement + hoogovenslak + kalksteenmeel) geeft ook aan dat de beschikbaarheid van water en ruimte in de pasta de potentiële maximale hydratatiegraad limiteren, wat gerelateerd is met de water/poeder-factor.
Author: Zhijun Tan
Language: English
Subfield: Civil and Structural Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W2341705266