Zaczyn cementowy i beton: pory i perkolacja

23  Download (0)

Pełen tekst

(1)

Zaczyn cementowy i beton:

pory i perkolacja

(2)

Reprezentacja mikrostuktury 3D

Obliczanie doświadczalnie mierzalnych własności

Element losowaości w mikrostrukturze zaczynu i betonu

.

(3)

Periodic to Amorphous

Pewne podobieństwa  amorficzne półprzewodniki

(4)

Beton: materiał kompozytowy

 Beton jest przetwarzany poprzez mieszanie, następnie twardnie na skutek chemicznej hydratacji.

 Podstawowe własności zaczynów z cementów portlandzkich są związane z żelem C-S-H.

 Pomimo tego struktura oraz skład chemiczny fazy C-S-H budzą szereg dyskusji.

 Główne składniki cementu: C3S, C2S, C3A, C4A.

 Skład fazowy cementu jest przedewszystkim zdeterminowany przez równowagi układów trójskładnikowych: C-S-A i C-A-F.

(5)

C-S-H, nm

budowla, m bet, mmon

zaczyn, m 1

2

3

4

(6)

Układ C-S-H

 Układ C-S-H jest głównym produktem hydratacji cementu portlandzkiego i jest w pierwszym rządzie odpowiedzialny za wytrzymałość betonu.

 Na poziomie atomowym struktura C-S-H jest całkiem dobrze poznana.

 Na poziomie 1  100 nm struktura nie jest jeszcze wyjaśniona w sposób zadowalający.

(7)

Model Jenningsa

• Hamlin Jennings oraz Steve Johnson,

1986, American Ceramic Society Journal

• Propozycja modelu 3-D

dla zaczynu cementowego,

plus hydratacja

(8)

Pory w betonie i EIS

 Złożona struktura porowata betonu

 Zmienne własności roztworu wypełniającego pory

 Ukształtowanie i wielkość porów

 Dla EIS zasadniczą rolę odgrywają jednak właściwości cieczy porowej

 Przepływ prądu przez otulenie do zbrojenia odbywa się trzema rodzajami ścieżek.

(9)

CCP – ciągłe ścieżki przewodzenia

DCP – nieciągłe ścieżki przewodzenia

ICP – ścieżki izolatora

(10)

 Najmniejszą impedancję mają CCP

 DCP mają większą impedancję ze względu na punkty nieciągłości

 Ścieżki ICP mają znikomy udział w przepływie prądu

Obwód zastępczy dla betonu

(11)

Widmo Nyqista dla modelu betonu dla danych:

RCP= 120 kV, RCCP= 600 kV, Cmat = 6 pF, and CDP= 0.9 nF

0

mat r

C S

  L

Pojemność matrycy betonowej jako całości

(12)

Single size circle, allowed to freely overlap

(13)

Teoria perkolacji

p = 0,3 p = 0,6

(14)

Jakie jest prawdopodobieństwo, że istnieje ścieżka od początku układu do nieskończoności?

(15)

Najprostrzy przykład

2 1

2

1 (1 )

0, dla 1/ 2

( ) lim 2 1

dla 1/ 2.

2

n n

n n

P pP

p

p P

p p

p



  

  

Istnieje krytyczna watość prawdopodbieństwa:

p = pc = 1/2 !!!

(16)

What is Percolation Theory?

• Quantify the connectivity of random

“structures” that were randomly being built up or taken apart.

• Random process parameterized in some way.

Call parameter “p,” could be time, volume fraction, number of events, etc.

• Value of p where a change of connectivity

occurs is called the percolation threshold, p

c

(17)

Example of percolation

• Throw down circular discs randomly on a planar region, allow to overlap. Call region phase 1,

discs phase 2.

• At what area fraction of phase 2 will phase 2 percolate?

• Answer: p

c

(2) = 0.68  0.01 (via computer

simulation)

(18)

White

0.78

Gray

0.22

(19)

White

0.61

Gray

0.39

(20)

White

0.40

Gray

0.60

(21)

White

0.30

Gray

0.70

(22)

Overlapping spheres: 2-D slice of 3-D model

Red = 0.40

Unconnected

in 2-D, but

connected

in 3-D

(23)

10:1 prolate ellipsoids 7 % volume fraction

Percolated!

Obraz

Updating...

Cytaty

Powiązane tematy :