Прогнозирование модуля упругости цементного камня с применением микроструктурной модели и метода конечных элементов

В статье рассмотрена методология моделирования деформативности цементного камня. Определены актуальность разработки и перспективность применения методов управления модулем упругости цементного камня, которое может быть осно­вой для создания цементных композитов с заданными деформативными свойствами. Цель работы — ​создать эффективную микроструктурную модель деформативности цементного камня и на основе ее параметров — расчетную конечно-элементную модель модуля упругости с применением параметров разработанной структурной модели. Для этого проанализированы методы испытаний, позволяющие определить модуль упругости, а также результаты экспериментального исследования деформаций сжатия цементного камня при нагружении и предыдущий опыт структурного моделирования цементного камня. В результате предложена микроструктурная сферолитно-решеточная модель деформаций цементного камня, в которой базовый микроструктурный элемент — ​гидратированная цемент­ная частица — ​имеет многослойное строение, определяющее упругие и пластические свойства цементного камня. Капиллярно-поровое простран­ство структуры, которым определяется деформативность, также представлено в виде защемленных микроструктурных элементов. С учетом строения базового мик­роструктурного элемента предложена и успешно апробирована расчетная конечно-элементная модель шарнирно-стержневого каркаса, имитирующего гидратную структуру цементного камня. Определены перспективы развития полученных моделей и их применения в прогнозировании и управлении упругими свой­ствами цементного камня

Автор: А.С. Королев, А.А. Задорин, М.В. Мишнев

Рубрика: Наука и производство

Ключевые слова: цементный камень, модуль упругости, надмолекулярная модель, конечно-элементная модель