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    沒有任何東西可以賦予混凝土強度韌性,中國建材網,cnprofit.com
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    沒有任何東西可以賦予混凝土強度韌性
    2021年05月11日    閱讀量:15430    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

    人們需要什么來加強或加固混凝土?沒什么?;蛘咂渌臇|西。


    “無”是微觀空隙的形式,“某物”由嵌入地球上最常見的建筑材料中的特定顆粒組成中國建材網cnprofit.com。賴斯大學材料科學家Rouzbeh Shahsavari和博士后研究員Ning Zhang分析了600多種混凝土內部基質的計算機模型,以確定空隙和硅酸鹽顆粒都是使材料具有卓越品質的重要因素。


    這項研究發表在本月的《固體力學與物理學》雜志上。


    沙赫薩瓦里(Shahsavari)和他的團隊著手提供新的見解,并設計指導方針和策略,以使水泥核心的水泥水合物-稱為硅酸鈣水合物(CSH)-能夠從分子中向上調節。他們發現,盡管混凝土在宏觀上可能看起來很脆,但它在納米尺度上融合了韌性斷裂機制,有助于防止混凝土破壞。


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    沙赫薩瓦里說:“ CSH是混凝土中最小的構件,我們希望了解和控制它,以使我們受益?!?“對其分子相互作用的模型進行建模有助于我們了解其納米級結構,缺陷和斷裂韌性。但是,由于我們正在尋找的特征的規模,很難單獨通過實驗來研究?!?/p>


    Rice實驗室進行的一系列研究中的最新一項研究著眼于CSH中無規氣孔或無規硅酸鹽顆粒的相互作用如何影響強度,剛度和韌性的機械質量,尤其是在氣孔遇到擴展裂紋的情況下。


    Shahsavari說:“除了CSH外,硅酸鹽是水泥水化的另一種產物,但它的含量比CSH低,并且主要以包裹體或被CSH基質包圍的孤立島的形式存在?!?“由于鈣鈦礦的晶體特征和力學性能與CSH不同,因此它的存在和分布會嚴重影響CSH的力學性能?!?/p>


    研究人員使用分子動力學模擬發現,裂紋傾向于遵循阻力最小的路徑,并朝著所遇到的納米空隙或硅酸鹽顆粒的方向轉向。通過偏轉或改變裂紋的幾何形狀,空隙和顆粒會消耗能量裂紋。Shahsavari說,這可能有助于混凝土的整體韌性。


    “在水泥水合物的強度和韌性方面(通常是人造材料所獨有的特性),無規孔隙和硅酸鹽顆??赏ㄟ^調節一系列相互競爭的變形機制(例如裂紋擴展,裂紋變形)發揮關鍵作用,空隙合并,內部頸縮,空隙和顆粒的幾何形狀改變,” Shahsavari說?!拔覀兊墓ぷ鹘獯a了所有這些復雜的競爭機制?!?/p>


    對于結晶性比晶體高的非晶態CSH(如在硅鐵礦混凝土中),他們發現添加的硅酸鹽顆粒會引起強烈的化學反應,從而增加了產品的強度和韌性。他們還確定,對于所有測試的變化,空隙和顆粒的平均直徑越小,材料越堅固。


    Shahsavari說,由于每年使用的混凝土超過300億噸,其制造貢獻了全球二氧化碳排放量的10%,因此任何細微的調整都值得付出努力。


    沙赫薩瓦里說:“我們的研究結果首次為水泥水合物中的韌性斷裂機制提供了新的證據,這讓人聯想到晶體合金和韌性金屬?!?“鑒于裂紋的增長和強度是受納米級變形機制控制的固有特性,我們的發現可能會在更大范圍內影響混凝土的機械性能,為將脆性水泥水合物轉變為可延展材料開辟新的機會和策略。耐用混凝土基礎設施和其他可能的復雜脆性材料的現代工程?!?/p>


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