[发明专利]一种硅酸三钙水化全过程性能指标确定方法及其计算分析仪

权利要求书

1.一种硅酸三钙水化全过程性能指标确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据硅酸三钙水化反应全过程中形成的温度场、化学场和电势场，分别建立基于温度场、化学场和电势场耦合作用的温度场、化学场和电势场控制方程；

根据具体硅酸三钙水化条件下对应的温度场、化学场和电势场控制方程中涉及的实测参数值，并对构建的温度场、化学场和电场控制方程施加边界条件和初始条件，计算硅酸三钙水化全过程中离子浓度、电势和温度随时间变化的结果，和/或离子浓度随时间变化的空间分布结果；

2)分别建立基于硅酸三钙颗粒水化反应过程中涉及的水分吸附过程和化学反应过程中的放热速率计算公式，将两个过程所得放热速率计算公式进行叠加，建立硅酸三钙水化全过程的放热速率计算公式；并结合控制方程计算的离子浓度、电势、温度值，计算放热速率随时间的变化结果；

3)根据硅酸三钙水化过程中反应物与水化产物的体积变化关系，建立硅酸三钙水化全过程化学收缩计算公式；并结合硅酸三钙水化全过程的放热速率计算结果，计算化学收缩随时间的变化结果；

所述温度场控制方程如式1～5所示：

式中，ρ_P、和分别为硅酸三钙水化浆体、水和硅酸三钙颗粒的密度，C_P，和分别表示硅酸三钙水化浆体、水和硅酸三钙颗粒的比热容；k_P，和τ_mix分别为硅酸三钙水化浆体导热系数，单位体积硅酸三钙颗粒表面水的吸附能，硅酸三钙与水的混合搅拌时长；为单位摩尔硅酸三钙颗粒表面水的吸附能；为单位体积水化浆体的硅酸三钙颗粒表面积；为硅酸三钙颗粒的比表面积；w/c为水灰比，为单位面积的硅酸三钙颗粒表面所吸附的水分子的个数，t为水化时间，T为水化温度，N_A为阿伏加德罗常数；为哈密顿算子，其中和分别表示散度和梯度；

所述化学场控制方程如下式6～15所示：

式中，k为离子种类，为Ca²⁺、H₃SO₄^-或OH^-；c_k，J_k，D_k，z_k，γ_k分别为不同种类离子的浓度、扩散通量、扩散系数、离子价数和离子活度系数；为硅酸三钙溶解所引起的第k种离子的生成速率，和分别为第k种离子在水化硅酸钙沉积反应和氢氧化钙沉积反应中的化学计量系数，v_p-CSH和v_p-CH分别为水化硅酸钙的沉积速率和氢氧化钙的沉积速率；ψ，F和R分别为电势，法拉第常数和理想气体常数；

和分别为硅酸三钙表面溶解速率常数，硅酸三钙摩尔质量和不同种类离子的过饱和浓度；

k_CSH，和c₀分别为水化硅酸钙在硅酸三钙颗粒表面的沉积速率常数、单位体积水化浆体的硅酸三钙颗粒表面积和标准状态的质量摩尔浓度；

k_CH和K_CH分别为氢氧化钙沉积速率常数和氢氧化钙平衡常数；

I，e₀，ε_r和ε₀分别为离子强度，基本电荷数，水的介电常数，真空介电常数。

所述电势场控制方程如式16所示：

2.根据权利要求1所述的硅酸三钙水化全过程性能指标确定方法，其特征在于，步骤1)中引入浓度梯度、电势、化学活度、硅酸三钙溶解速率、水化硅酸钙沉积速率和氢氧化钙沉积速率对离子扩散过程的驱动作用作为影响因子，分别构建基于硅酸三钙水化全过程的温度场、化学场和电势场控制方程。

3.根据权利要求1所述的硅酸三钙水化全过程性能指标确定方法，其特征在于，所述离子浓度为钙离子浓度、硅酸根离子浓度、氢氧根离子浓度中的一种或几种。