Таким образом, целью данной работы стала разработка компьютерной модели, описывающей гидратационные процессы в цементных системах.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. Провести литературный обзор, отражающий развитие модельных представлений о гидратации цемента, а также современный уровень компьютерного моделирования структурообразования и прогнозирования свойств бетона;
2. Проанализировать теорию процесса гидратации цемента с целью выявления основных особенностей реакции;
3. Сформулировать основные концепции компьютерной модели;
4. Провести анализ параметров исследуемых компонентов, которые будут использоваться в качестве исходных данных для моделирования;
5. Установить необходимые зависимости параметров системы, которые будут изменяться в процессе вычислительного эксперимента;
6. Определить неизвестные параметры в рамках лабораторного эксперимента;
7. Смоделировать процесс гидратации на основе решения задач теплового баланса, макрокинетических превращений и вынужденной фильтрации;
8. Провести анализ полученных результатов и сформулировать рекомендации по дальнейшему развитию модели.
Портландцемент является самым распространенным гидравлическим вяжущим, процесс гидратации которого обеспечивает твердение и набор прочности бетона. Химические превращения в цементной системе при затворении водой проходят в условиях многофазности и многостадийности, сопровождающихся значительным влиянием широкого спектра факторов: водоцементного отношения, концентраций исходных компонентов, активности цемента и его фазового состава, вида заполнителя, времени и температуры твердения, пористости и т.д.
В исходном состоянии система «цемент-вода» характеризуется наличием трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. В ходе реакции жидкая и газообразная составляющие формируют поровое пространство, непрерывно заполняющееся гелеобразными продуктами реакции, которые образуются при взаимодействии жидкой и твердой вазы. Так, выявление механизмов гидратации цемента, обусловленных особенностями формирования структуры с учетом тепло- и массопереноса в рамках воздействия внутренних и внешних усложняющих факторов, крайне важно для понимания процессов структурообразования цементного камня.