濕熱力耦合作用下的混凝土力學(xué)性能研究.pdf

1、混凝土是由砂漿、骨料以及界面過渡區(qū)構(gòu)成的復(fù)合材料，其濕熱力狀態(tài)之間互相影響，本文基于細(xì)觀力學(xué)研究了其相關(guān)力學(xué)問題，具體內(nèi)容如下:
　　首先研究了混凝土的濕熱力耦合計(jì)算方法。將混凝土視作砂漿骨料組成的二相復(fù)合材料，分析了二者的失配本征應(yīng)變。作者把砂漿視作彈性損傷材料，將失配本征應(yīng)變導(dǎo)致的應(yīng)力引入砂漿的損傷分析中，建立了混凝土濕熱力耦合計(jì)算方法。損傷通過傳導(dǎo)系數(shù)的變化影響濕熱傳輸，濕熱狀態(tài)對應(yīng)力狀態(tài)的影響體現(xiàn)在濕熱應(yīng)力和失配本征應(yīng)變產(chǎn)

2、生的損傷?；炷凉橇吓c砂漿的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系使用Mori-Tanaka方法計(jì)算。對路面板的計(jì)算表明，失配本征應(yīng)變對混凝土濕熱力狀態(tài)的影響不可忽視。
　　將該濕熱力耦合計(jì)算方法應(yīng)用到濕熱擴(kuò)散對混凝土強(qiáng)度影響的分析中，計(jì)算了干燥和降溫情況下圓柱構(gòu)件的應(yīng)力分布和強(qiáng)度變化。研究表明，濕熱擴(kuò)散使得圓柱構(gòu)件的應(yīng)力分布不均勻，較長的擴(kuò)散時(shí)間和較小的構(gòu)件尺寸顯著降低了構(gòu)件的壓縮強(qiáng)度。
　　本文在考慮水灰比和礦物組成的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)簡單的水泥

3、水化動(dòng)力學(xué)模型。該模型使用Avrami方程描述初始階段的水化進(jìn)程，采用Bents模型刻畫隨后階段的水化過程。使用該方法可以確定不同礦物的水化速度和各種水化產(chǎn)物的體積分?jǐn)?shù)。該方法只需要一個(gè)待定參數(shù)，簡單易用，可以預(yù)測較長時(shí)間的水化狀態(tài)。本文進(jìn)一步提出了考慮固體體積分?jǐn)?shù)和初始水灰比的水泥初凝閾值計(jì)算方法，并以連通固體相體積為基礎(chǔ)，結(jié)合細(xì)觀力學(xué)均勻化方法，研究了水化水泥早期彈性模量的演化，模型預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本一致。隨后，基于Powers

4、水化模型，推導(dǎo)了適用于普通硅酸鹽水泥的簡化模型。
　　界面過渡區(qū)是混凝土中最弱的一相，本文基于細(xì)觀力學(xué)研究了其力學(xué)性能及其對混凝土力學(xué)行為的影響。將混凝土界面過渡區(qū)視作由兩相復(fù)合材料組成的球殼，并假設(shè)其組分的體積分?jǐn)?shù)沿半徑方向變化。根據(jù)不同的細(xì)觀力學(xué)均勻化方法，推導(dǎo)了不同的解析方法和數(shù)值方法，分析了界面過渡區(qū)的力學(xué)性能。在解析方法中，分別采用了并聯(lián)材料和串聯(lián)材料的細(xì)觀力學(xué)均勻化方法，求得了梯度球殼的彈性解、塑性解和穩(wěn)態(tài)熱應(yīng)力解。在