一种硬化混凝土热膨胀系数的多尺度预测方法技术

本发明专利技术公开了一种硬化混凝土热膨胀系数的多尺度预测方法，该方法首先对硬化混凝土进行多相多尺度划分；分别计算不同尺度上各组成相的相对体积含量；从最小尺度开始，逐步向大尺度均匀化各尺度的弹性模量参数和温度应力系数；计算最大尺度的热膨胀系数，该系数为硬化混凝土的基本热膨胀系数；计算附加热膨胀系数；将基本热膨胀系数和附加热膨胀系数相加，得到硬化混凝土的总体热膨胀系数。本发明专利技术根据混凝土的微观结构组成及各组成相的弹性性能及热学性能，建立了硬化混凝土热膨胀系数的多尺度预测模型，实现了基于微观结构对混凝土宏观性能的预测，从根本上解决了混凝土热膨胀系数影响因素众多的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种硬化混凝土热膨胀系数的多尺度预测方法
本专利技术属于水泥基材料的多尺度计算分析领域，尤其涉及一种硬化混凝土热膨胀系数的多尺度预测方法。
技术介绍
热膨胀系数是混凝土的主要热物理特性参数之一，也是表征混凝土体积稳定性的重要参数。随着温度的变化，混凝土会发生不同程度的热胀冷缩。温度变形是引起混凝土结构开裂的主要原因之一，温度变形的大小由变温幅度和热膨胀系数共同决定，因此，热膨胀系数是计算结构温度变形的重要因素。目前对于混凝土热膨胀系数的研究多通过宏观试验方法进行，宏观层次的研究无法揭示混凝土材料的本质。多尺度方法能够考虑材料不同尺度的结构特征，实现基于微观结构信息获取宏观有效性能的目的。将多尺度方法引入到混凝土研究中，对于预测混凝土宏观性能，优化混凝土材料设计具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种硬化混凝土热膨胀系数的多尺度预测方法。本专利技术根据混凝土的配合比、水泥种类、粗、细骨料的种类等参数，采用多尺度方法即可确定热膨胀系数，从而为控制与评价混凝土的温度裂缝提供准确参数。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬化混凝土热膨胀系数的多尺度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将混凝土按照微观结构组成划分为不同尺度，不同尺度包含不同物相。/n(2)分别获得步骤(1)划分的不同尺度中不同物相的体积百分含量。/n(3)从最小尺度开始向上逐步采用均匀化方法，根据步骤(2)得到的不同尺度中不同物相的体积百分含量计算各尺度的体积模量

【技术特征摘要】
1.一种硬化混凝土热膨胀系数的多尺度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将混凝土按照微观结构组成划分为不同尺度，不同尺度包含不同物相。
(2)分别获得步骤(1)划分的不同尺度中不同物相的体积百分含量。
(3)从最小尺度开始向上逐步采用均匀化方法，根据步骤(2)得到的不同尺度中不同物相的体积百分含量计算各尺度的体积模量



其中，kr、fr分别为尺度X第r个物相的体积模量、体积分数等；k0为尺度X参考介质的体积模量，g0为尺度X参考介质的剪切模量；最终得到混凝土的体积模量
(4)从最小尺度开始向上逐步采用均匀化方法，根据步骤(2)得到的不同尺度中不同物相的体积百分含量计算各尺度的温度应力系数



其中，κr为尺度X第r个物相的温度应力系数；最终得到混凝土的温度应力系数
(5)根据步骤(3)和步骤(4)得到的混凝土的体积模量和温度应力系数计算混凝土的基本热膨胀系数αc1：



(6)根据步骤(3)得到的混凝土的体积模量计算混凝土的附加热膨胀系数αc2：



其中，S为混凝土的饱和系数；ΔT表示温度的变化；Ks为混凝土固相骨架的体积模量；Δp为由于温度和相对湿度变化引起的毛细压力p变化。
(7)根据步骤(5)和步骤(6)得到的混凝土的基本热膨胀系数αc1和附加热膨胀系数αc2，计算混凝土的热膨胀系数αc：
αc＝αc1+αc2。


2.根据权利要求1所述硬化混凝土热膨胀系数的多尺度预测方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：将混凝土按照微观结构组成从小到大依次划分为尺度Ⅰ、尺度Ⅱ、尺度Ⅲ、尺度Ⅳ、尺度Ⅴ、尺度Ⅵ等六个尺度；所述尺度Ⅰ包括水化硅酸钙基本块和纳米孔；所述尺度Ⅱ包括尺度Ⅰ均匀化后的水化硅酸钙固相和凝胶孔；所述尺度Ⅲ包括尺度Ⅱ均匀化后的高密度水化硅酸钙和尺度Ⅱ均匀化后的低密度水化硅酸钙；所述尺度Ⅳ包括尺度Ⅲ均匀化后的水化硅酸钙、氢氧化钙、未水化的水泥颗粒、铝酸盐和毛细孔；所述尺度Ⅴ...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹秀丽，叶罡，高健，杜文学，陈敏志，
申请(专利权)人：浙江水利水电学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33