摘要
对超高性能混凝土(Ultra-highperformanceconcrete,UHPC)细观堆积结构的优化是提升混凝土性能的有效途径。现阶段，大量研究利用离散元模拟，聚焦固相颗粒的堆积优化，系统探明了颗粒的形貌、粒径等关键参数对堆积结构的影响机制。然而，UHPC的堆积是典型的液相参与的悬浮堆积体系，颗粒对水的吸附作用直接影响堆积密实度，基于固相堆积体系的规律适用性存疑。 本研究首先利用分子动力学模拟，构建颗粒间剪切模型，以颗粒间摩擦力为主要考量指标，探明了颗粒表面形貌-水吸附/润滑作用与堆积密实度的关联机制,揭示颗粒表面缺陷的“减水”机理，实现了细观堆积结构的优化。在此基础上，系统研究该多孔粉体掺加对UHPC宏观性能、微结构和水化历程的影响规律，为多孔覆水颗粒的细观堆积结构增强和UHPC性能提升提供了新的研究思路。本文主要研究内容和结论如下所示: (1)基于分子动力学模拟，构建水泥颗粒水化层(C-S-H)与缺陷颗粒剪切作用的模型，通过计算分子间内摩擦力，评价颗粒间润滑作用。模拟结果表明多孔粉体颗粒可以减少表面硅羟基与水分子的接触面积，能有效减少内摩擦力，提高颗粒间润滑性，实现堆积体系的优化。 (2)利用上述多孔粉体颗粒，基于MAA模型，构建致密堆积体系，指导UHPC设计，并通过试验验证。流变性能试验进一步证明该多孔粉体的润滑效果,湿堆积密实度试验也表明该多孔粉体的掺加也能有效构建堆积密实度提升的UHPC体系。 (3)系统评价了掺多孔粉体的细观堆积结构增强的UHPC水化历程、微结构和宏观性能演变，结果表明功能颗粒的掺加并不改变UHPC水化产物种类，但能有效加速水化历程;设计的UHPC强度和耐久性优异(28d的抗压强度达153.9MPa,28d抗氯离子渗透深度为0mm),同时具备降低水化放热、减少温度和温差应力导致的开裂风险等优点。
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