水泥基材料是典型的多孔材料,其微观结构是其作为建筑材料的力学特性和热湿传输特性的基础。水泥的凝结硬化过程是一个长期的、逐渐发展的过程。近20多年来,研究学者根据实验数据和反应机理,提出了许多水泥水化模型。但现有的水化模型大多假设水泥颗粒为圆球,与颗粒的实际形状有一定的差距,影响了模拟的精度。因此,构建出能够表示不同形貌水泥颗粒的水化模型,对于研究颗粒形状及粒径分布对水化过程的影响具有重要的理论意义。在综合比较了各种形貌颗粒的构造方法之后,本文将水泥骨料假设为椭球形颗粒,改进了椭球形颗粒的重叠检测算法和体相标记算法,并将重构的椭球形颗粒堆积模型应用于CEMHYD3D水化反应。通过对比不同轴径比颗粒的模拟结果与实验结果,认为轴径比为3.0的椭球颗粒可以较好地代替真实颗粒。同时观察了水化过程中微观结构演变过程,发现在28 d龄期时,小颗粒已经水化完毕,而大颗粒仍接近椭球状。水化过程中水化程度与水化热和化学收缩量成正比,与孔隙率成反比,因此在实验中只需测得其中的一个量即可以推算出其它三个量的数值。在此基础上,本文采用了控制变量法,比较了椭球形颗粒的轴径比、轴径比分布区间、水灰比和粒径分布对水化进程中的水化程度、固相连通率和孔相连通率的影响,并分析了其原因。研究表明:随着椭球颗粒轴径比的增大,水化程度也增大,水泥浆的初凝时间和孔隙封闭的截止时间提前;当轴径比服从均值为1.0的正态分布时,随着轴径比区间的增大,水化程度也增大,水泥浆的初凝时间和孔隙封闭的截止时间提前;随着水灰比的增大,水化程度也增大,水泥浆的初凝时间和孔隙封闭的截止时间延迟;随着平均当量直径的增大,水化程度降低,水泥浆的初凝时间和孔隙封闭的截止时间延迟。颗粒形貌及粒径分布影响了堆积模型的比表面积,进而引起了这种差异。