分子動(dòng)力學(xué)理論研究初始缺陷對(duì)水泥基材料性能的影響

張 偉，王 攀，王鑫鵬，尹 兵，張 悅，侯東帥，李紹純，金祖權(quán)，苗吉軍

(青島理工大學(xué)土木工程學(xué)院，青島 266033)

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以混凝土為代表的水泥基材料因?yàn)槠湓牧蠌V泛、抗壓強(qiáng)度高、價(jià)格低廉，在近幾十年來已成為主要的建筑材料。然而，相比于其他類型的材料，水泥基材料的制造造成了大量二氧化碳的排放[1]。據(jù)估計(jì)，水泥工業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳約占人類產(chǎn)生的二氧化碳的5%～7%，阻礙了混凝土工業(yè)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。除此之外，水泥基材料的脆性和較低抗拉強(qiáng)度等缺點(diǎn)都限制了其應(yīng)用[2]。為此，一種較好的解決方法是改善水泥基材料的抗拉強(qiáng)度，達(dá)到使用更少的材料實(shí)現(xiàn)相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能的目的。

但實(shí)際上，由于施工水平、養(yǎng)護(hù)條件、環(huán)境等影響，水泥基材料在承受荷載之前，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)就存在一定的初始缺陷。這些初始缺陷對(duì)水泥基材料的力學(xué)性能和耐久性都會(huì)造成很大的影響。近年來，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究。在宏觀試驗(yàn)方面，李曙光等[3]制備了不同齡期的混凝土試件，并通過掃描電鏡(SEM)、壓汞試驗(yàn)研究了混凝土初始缺陷的內(nèi)在機(jī)理。史帥帥等[4]在混凝土試件中引入不同含量的引氣劑來模擬不同的缺陷程度，試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著初始缺陷程度的增加，混凝土抗拉強(qiáng)度降低，但峰值應(yīng)變基本保持不變。在計(jì)算模擬方面，鄧朝莉等[5]用兩步等效法建立了混凝土預(yù)測(cè)模型，并研究了不同缺陷程度對(duì)混凝土強(qiáng)度和彈性模量的影響。……