基于数字体积相关法的颗粒堆积材料干湿变形研究文献综述

文献综述（或调研报告）：

1 水泥材料的干缩研究

1.1 水泥石的干燥收缩过程

目前，有关干燥收缩方面的研究主要为宏观层面上的，其中水泥石的典型干燥收缩试验曲线如图1所示。根据水泥石的孔结构及内部含水状态可以将其划分以下几个阶段：在干燥的初期（AB段）,水泥石中的大孔及尺寸较大的毛细孔（rgt;100nm）中的水分首先失去,此时水泥石重量减小，但并不发生收缩。当半径小于100nm的毛细孔失水时,水泥石开始发生干燥收缩（BC段）。随着相对湿度的进一步降低,大部分毛细孔已经脱水,吸附水开始蒸发,亚微观晶体相互靠近,收缩进一步加大（CE段）。同时托勃莫来石凝胶中的层间水也开始蒸发,水泥石收缩进一步加大段。最后水化硅酸钙凝胶层间水蒸发,相当于收缩曲线上的最后一段（EF段）。

图1 水泥石的典型收缩曲线^[1]

1.2 水泥材料的干燥收缩机理

在干缩的机理方面，也有不少学者做了相关的研究。众所周知，水泥的干缩可分为不可逆干缩和可逆干缩。决定不可逆干缩的因素尚不清楚，据推测，与孔径分布的变化，C-S-H 颗粒之间的结合的变化，和系统内部水分分布的变化有关。而关于可逆收缩的机理，目前被广泛接受的有以下几种：毛细压理论、表面能、层间水的移动和拆开压理论。^[2,3,4]

1.2.1 毛细压理论

硬化的水泥浆体相当于一种多孔的固体堆积材料，其中包含了大量的毛细孔和凝胶孔。当外部环境的湿度降低，低于浆体内部水分的相对湿度，浆体中的水分逐渐减少，在毛细孔中形成凹液面，从而产生一定的毛细压力P_c，如公式(1)所示。

(1)