Э.А.Б. Коендерс

ЭДУАРДУС АЛОЙСИЗ БЕРНАНДУС КОЕНДЕРС – профессор, факультет гражданского строительства и геодезии (Технический университет Дармштадта, Германия). Офис 3, 209, ул. Франциска Брауна, г. Дармштадт, 64287, Германия. E-mail: koenders@wib.tu-darmstadt.de

Моделирование поровой системы и цементной суспензии при высоких температурах 

В данной работе представлены результаты численного моделирования поровой системы, проницаемости и прочности цементных суспензий для случая секвестрации углерода. Модель гидратации Hymostruc применяется для моделирования и визуализации виртуальных 3D микроструктур, которые используются, чтобы продемонстрировать вклад капиллярных пор капиллярной поровой системы в формирующейся цементной микроструктуре. Как только капиллярные поры забиваются из-за процесса гидратации, движение CO2 через микроструктуру прекращается, и это защищает цементную суспензию от расслоения. Поэтому поры капиллярной поровой системы в процессе гидратации микроструктуры важны для уплотнения цементной суспензии, что является основной целью для проектирования состава суспензии. Моделирование суспензий выполнено при температурах 20 ºС, 40 ºС и 60 ºC для оценки долговечности при движении CO2. Заполнители и связанные с ними межфазные переходные зоны в суспензии приводят к образованию дополнительных капиллярных пор. Анализ поровой системы показывает важность численного моделирования капиллярной поровой структуры внутри формирующейся цементной микроструктуры в части повышения ее непроницаемости и долговечности.

Ключевые слова: бетон, цемент, пора, микроструктура, проницаемость, прочность.

Koenders E.A.B. 

EDUARDUS A. B. KOENDERS, Ph.D., Professor Construction and Building Materials, Department of Civil Engineering and Geodesy, Technical University Darmstadt. Rm 209, Franziska-Braun-Straße, Darmstadt, 64287, Darmstadt, Germany, e-mail: koenders@wib.tu-darmstadt.de

Modeling pore continuity and durability of cementitious slurries under high temperatures

In this paper, results of a numerical study on pore continuity, permeability and durability of cementitious slurries for carbon sequestration projects are presented. The hydration model Hymostruc is used to simulate and visualize 3D virtual microstructures which are used to demonstrate the contribution of capillary pores to the continuity of the capillary pore system embedded in an evolving cementitious microstructure. Once capillary pores are blocked due to ongoing hydration, transport of CO₂ species through the microstructure is avoided which may protect the slurry from leakage. Evaluating the pore continuity of the capillary pore system during hydration of the microstructure is therefore indispensable for a robust cementitious sealing material and is the main objective for slurry design. Simulations are conducted on slurries exposed to ambient temperatures of 20 ºC, 40 ºC and 60 ºC, and a durability outlook regarding the CO₂ ingress is given as well. Aggregates and associated interfacial transition zones are introduced in the slurry system that may cause alternative porous path ways through the system. Pore continuity analysis show the relevance of numerical simulations for assessing the capillary pore structure inside an evolving microstructure in relation to its sealing and durability performance.

Key words: concrete, cement, pore, microstructure, permeability, durability.