基于多相夾雜理論的水泥混凝土熱膨脹系數(shù)研究.pdf

1、水泥混凝土作為一種重要的建筑工程結(jié)構(gòu)材料，在建筑、橋梁、水利等方面應(yīng)用廣泛。目前水泥混凝土路面在我國(guó)公路建設(shè)中應(yīng)用也很普遍，但是由溫度應(yīng)力引起的水泥混凝土路面開(kāi)裂問(wèn)題嚴(yán)重，制約了水泥路面的應(yīng)用和發(fā)展。熱膨脹系數(shù)是影響溫度應(yīng)力的重要熱物性參數(shù)之一，對(duì)其研究有助于減小水泥混凝土路面板內(nèi)溫度應(yīng)力、減少水泥混凝土路面板溫度裂縫、提高水泥混凝土路面使用壽命。因此探索一種經(jīng)濟(jì)適用、準(zhǔn)確度高的熱膨脹系數(shù)預(yù)測(cè)方法具有重大的理論和實(shí)際意義。
　　本

2、文將水泥混凝土視為多相夾雜復(fù)合材料，建立細(xì)觀(guān)尺度下水泥混凝土模型，基于細(xì)觀(guān)力學(xué)基本理論，推導(dǎo)出水泥混凝土材料宏觀(guān)上熱膨脹系數(shù)顯示表達(dá)式，并且通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證模型及計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，最后在理論模型的基礎(chǔ)上探究影響水泥混凝土熱膨脹系數(shù)的主要因素。本文主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　首先對(duì)比分析不同種細(xì)觀(guān)力學(xué)模型優(yōu)缺點(diǎn)和適用性，選擇考慮夾雜之間相互作用的廣義自洽模型，區(qū)別于常見(jiàn)的圓形骨料假設(shè)，分別建立橢圓形和長(zhǎng)方形骨料形狀假設(shè)下的水泥混凝土細(xì)

3、觀(guān)力學(xué)模型；根據(jù)細(xì)觀(guān)力學(xué)基本理論，推導(dǎo)出兩種骨料形狀假設(shè)下用混凝土細(xì)觀(guān)組分材料性質(zhì)表達(dá)的宏觀(guān)有效熱膨脹系數(shù)顯式表達(dá)式；為了方便計(jì)算，利用MATLAB軟件建立水泥混凝土熱膨脹系數(shù)計(jì)算的用戶(hù)操作界面。
　　其次實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水泥混凝土熱膨脹系數(shù)。為了從多方面研究理論計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果的吻合程度，制作了不同水灰比、不同級(jí)配、不同骨料類(lèi)型的混凝土試件。制定測(cè)試水泥混凝土熱膨脹系數(shù)的試驗(yàn)方案，試驗(yàn)裝置是改進(jìn)的低溫三軸試驗(yàn)裝置，利用溫度傳感器和位移

4、傳感器自動(dòng)采集不同溫度下水泥混凝土試件高度方向的變形量，將溫度數(shù)據(jù)和線(xiàn)膨脹率線(xiàn)性擬合得到混凝土的熱膨脹系數(shù)。
　　為了分析骨料形狀，通過(guò)拍照或者掃描的方式得到試驗(yàn)中所用骨料的平面圖像，利用圖像分析處理軟件，對(duì)骨料形狀進(jìn)行分析，得到每種骨料形狀數(shù)據(jù)。確定骨料形狀參數(shù)、力學(xué)參數(shù)以及熱物性參數(shù)的輸入，得到不同水泥混凝土熱膨脹系數(shù)的理論計(jì)算值，并將理論計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了在橢圓形和方形兩種骨料形狀假設(shè)模型下，都能較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)水泥