Введение
1 Современное состояние и перспективы моделирования структуры и свойств цементных композиций 13
1.1 Эмпирические познания и теоретические представления о строении цементных систем с позиции моделирования 13
1.1.1 Микроструктура цементного камня и закономерности ее влияния на физико-механические свойства материала 16
1.1.2 Нанотруктура C-S-H и способы ее моделирования 23
1.1.3 Кристаллогидратная фаза цементного камня 43
1.2 Компьютерное моделирование структуры и свойств цементных композиций 48
1.2.1 Вероятностно-геометрическая концепция моделирования структуры и свойств композиционных материалов 50
1.2.2 Имитационное моделирование структуры цементных композиций 53
1.2.3 Модели гидратации цемента , 55
1.2.4 Численное моделирование свойств цементных композиций 76
1.4 Заключение и постановка задачи 85
1.5 Выводы по главе : 91
2 Методологические основы структурно-имитационного моделирования цементных композиций 94
2.1 Общие подходы к моделированию свойств цементных композиций . 94
2.2 Обоснование МКЭ применительно к исследованию цементных композиций 107
2.2.1 Сущность метода конечных элементов 108
2.2.2 Реализация МКЭ и обоснование расчетных схем 115
2.3 Характеристики уровней моделирования структуры и индивидуальных фаз 123
2.4 Учет вероятностного аспекта при формировании дискретных моделей . 129
2.4 Выводы по главе
3 Наноструктурная модель цементного камня как основа прогнозирования свойств бетона
3.1 Предпосылки к построению модели C-S-H
3.2 Анализ закономерностей формирования нанопористости цементного камня
3.3 Компьютерная геометрическая модель цементного геля
3.4 Выводы по главе
4 Оценка адекватности структурно-имитационных моделей на основе численных экспериментов
4.1 Исследование физико-механических характеристик цементного камня .
4.2 Исследование механических свойств цементного камня на моделях
4.3 Влияние доли заполнителя и условий твердения на свойства цементно-песчаных композиций как матричной составляющей бетонов
4.4 Исследование свойств матричной составляющей бетона по численным моделям
4.5 Имитационная модель структуры и свойств крупнозернистого бетона .
4.6 Выводы по главе
5 Моделирование собственных деформаций цементных композитных структур
5.1 Природа и механизм влажностной усадки цементного камня
5.2 Алгоритм моделирования влажностной усадки цементных композиций
5.2.1 Капиллярные силы как фактор собственных деформаций
5.2.3 Свободная поверхностная энергия с позиции термодинамики
5.3 Расчет собственных структурных деформаций в модели гелевой фазы цементного камня
5.4 Исследование влажностной усадки цементного камня
5.4.1 Численная оценка усадочных деформаций
5.4.2 Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по влажностной усадке цементного камня
5.5 Моделирование усадки цементно-песчаных систем 268
5.6 Собственные деформации крупнозернистого бетона 273
5.7 Выводы по главе 276
6. Использование структурно-имитационного моделирования для проектирования эффективной структуры модифицированных цементных композиций 278
6.1 Анализ степени влияния компонентов структуры на упругие свойства цементного камня 279
6.2 Регулирование свойств цементного камня на основе использования наполнителей 287
6.3 Исследование факторов, определяющих упругие свойства цементно-песчаных систем 294
6.4 Анализ влияния упругости компонентов цементно-песчаных систем на их прочность 298
6.5 Оценка влияния параметров структуры бетона на влажностную усадку. 309
6.6 Исследование совместного воздействия на структуру бетона внешнего нагружения и собственных деформаций 314
6.7 Выводы по главе 324
Библеографический список 331
Приложение 360
