[发明专利]二元混合胶凝材料的体心立方结构和水化反应计算方法

说明书

本发明公开了一种二元混合胶凝材料的体心立方结构和水化反应计算方法。该结构将水泥颗粒、固废颗粒和周围的水构成一个水化单元，该水化单元在立方体的八个角上各分布一个水泥颗粒，在立方体的中心分布一个固废颗粒，其余空间由水填充。随着水化反应的进行，固废颗粒和水泥颗粒与水接触后在其表面覆盖一层由水化产物组成的薄膜，颗粒外面的水通过这层薄膜并与未水化的固废颗粒和水泥颗粒继续发生反应，形成的新水化产物不断向外扩散并在固废颗粒和水泥颗粒的表面均匀增加。本方法考虑水化单元内固废颗粒与水泥颗粒随水化反应进行两者接触后体积的减少，以此计算二元混合胶凝材料的水化反应程度，还可以预测二元混合胶凝材料的水化反应进程。

技术领域

本发明属于土木工程材料领域，尤其涉及一种二元混合胶凝材料的体心立方结构和水化反应计算方法。

背景技术

冶金、火力发电等工业生产过程将排放出大量的工业固体废弃物，例如高炉渣、钢渣、粉煤灰、电石渣、煤矸石等，这些工业固体废弃物消极堆存不仅占用大量土地，造成人力物力的浪费，而且工业废渣含有易溶于水的物质，通过淋溶污染土壤和水体，破坏环境。若将工业固体废弃物制备成拌合料，替代混凝土中的部分水泥，组成二元混合胶凝材料，既可以减少混凝土中水泥用量，又可以通过混凝土中胶凝材料的大量使用，减量化处理固体废弃物，减少固体废弃物堆放量，保护环境。

发明内容

本发明目的在于提供一种二元混合胶凝材料的体心立方结构和水化反应计算方法,以解决减量化处理固体废弃物，减少固体废弃物堆放量的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

二元混合胶凝材料的体心立方结构，包括水泥颗粒、固废颗粒以及周围的水构成一个水化单元；

水化单元在立方体的八个角上各分布一个水泥颗粒，在立方体的中心分布一个固废颗粒，其余空间由水填充。

进一步的，固废颗粒和水泥颗粒半径相等。

二元混合胶凝材料的体心立方结构的水化反应程度计算方法，包括以下步骤：

步骤1、水泥颗粒与水发生水化反应并产生水化产物，水泥的水化产物包裹在未水化的水泥颗粒上并以球体形状继续生长；固废颗粒水化反应较慢，故前期基本不产生水化产物，此时含外部水化产物在内的固废颗粒与水泥颗粒之间、含外部水化产物在内的水泥颗粒与水泥颗粒之间相互还未接触；

含外部水化产物在内的水泥颗粒的体积表达式如式(1)所示

当且时：

含外部水化产物在内的固废颗粒的体积表达式如式(2)所示：

式中：R_c为含外部水化产物在内的水泥颗粒半径；R_waste为含外部水化产物在内的固废颗粒半径；V_c为含外部水化产物在内的水泥颗粒的体积；V_waste为含外部水化产物在内的固废颗粒的体积；L为立方体水化单元的边长。

步骤2、随着水化反应的继续，未水化固废颗粒和水泥颗粒的体积逐渐减小，含外部水化产物在内的固废颗粒和水泥颗粒体积随水化反应不断变大并占据一定的空间；含外部水化产物在内的水泥颗粒与固废颗粒相互接触并连接在一起，在接触处停止水化，从而降低了水泥颗粒和固废颗粒与水的接触，减缓了水化反应。

含外部水化产物在内的水泥颗粒的体积表达式如式(3)所示：

当且时：

含外部水化产物在内的固废颗粒的体积表达式如式(4)所示：