超轻水泥基多孔材料微结构形成与调控的理论与实验研究

以节能、轻质、高强、多孔、保温、隔热为特征的超轻水泥基多孔建筑材料体系为对象，以发展和完善轻质多孔材料的制备与调控理论与技术为目标，交叉融合材料学、计算数学、数值模拟、建筑物理、土木工程、力学、热学等学科，从气泡和胞壁两个角度出发，系统研究气泡在碱性水泥浆体中的迁移-融合-排液行为和演化规律以及泡沫稳定机理；胞壁层水泥基浆体水化动力学过程以及气泡与胞壁水泥基浆体之间的动平衡模型；利用计算机技术和图像分析技术对轻质水泥基泡沫材料制备过程中各种物相生长规律、产物变化以及微观结构演化过程进行数值模拟和3D重构；在此基础上，构建有序多孔水泥基材料的可控性制造理论和技术。为最终实现超轻水泥基多孔材料的微细观结构(各尺度起气泡、水化产物数量及空间分布)与宏观性能(强度、保温、隔热等) 一体化协同设计奠定科学的基础，研究具有重要的理论和应用价值。

本项目以轻质、高强、多孔、生态、绿色、节能、保温、防火为特征的轻质多孔混凝土体系为研究对象，以发展和完善轻质多孔材料的制备与调控理论与技术为目标，交叉融合材料学、计算数学、数值模拟、建筑物理、土木工程、力学、传热学等学科， 从气泡和胞壁两个角度出发，系统研究了气泡在碱性水泥浆体中的迁移-融合-排液行为和演化规律以及泡沫稳定机制；胞壁层水泥基浆体水化动力学过程以及气泡和胞壁浆体之间的动力平衡模型。利用计算机技术和图像分析技术对轻质多孔混凝土2D和3D微结构制备过程中各种物相生长规律、产物变化以及微结构演化过程进行了数值模拟和多维度重构。建立了轻质多孔混凝土传热性能与微结构之间的定量关系。在此基础上，构建了有序的多孔混凝土的可控性制造理论和技术。为最终实现超轻水泥基多孔材料的微细观结构(各尺度起气泡、水化产物数量及空间分布)与宏观性能(强度、保温、隔热等) 一体化协同设计奠定科学的基础，研究具有重要的理论和应用价值。