一种混凝土界面过渡区微观特征的确定方法技术

本发明专利技术提供一种混凝土界面过渡区微观特征的确定方法，包括：基于水泥颗粒的粒径分布参数随机投放水泥颗粒，得到水泥颗粒的粒径与位置坐标；根据所述水泥颗粒的粒径与位置坐标，采用切片处理方法得到每个切片的水泥含量与局部水灰比；根据所述水泥含量与局部水灰比，得到孔隙率分布曲线；根据所述孔隙率分布曲线，划分界面过渡区边界，确定界面过渡区的微观特征

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土界面过渡区微观特征的确定方法


[0001]本专利技术涉及混凝土
，具体地，涉及一种混凝土界面过渡区微观特征的确定方法
。

技术介绍

[0002]混凝土界面过渡区位于水泥浆体和骨料之间，是影响混凝土性能的关键组分
。
界面过渡区的厚度一般在
20
‑
50
μ
m
之间，具有孔隙率高
、
未水化水泥少等特点
。
因此，界面过渡区易成为混凝土裂纹开展和有害离子传输的便捷途径，对混凝土的宏观力学和耐久性能有着非常不利的影响
。
然而，由于界面过渡区的尺寸非常小且不透明，其微观特征的实验获取非常困难
。
因此，对混凝土界面过渡区微观特征的数值预测是分析混凝土性能和服役寿命的关键
。
[0003]经检索发现，申请号为
CN202110392899.6
的中国专利，公开了一种混凝土内界面过渡区厚度的测量方法
。
通过分析处理混凝土试块的受压变形图，提取沿界面过渡区厚度方向的位移量数据，以此来划分界面过渡区的边界，从而计算得到界面过渡区的厚度
。
但该专利存在以下问题：采样区宽度有限，测量精度难以保证；未评估界面过渡区的孔隙率
、
氯离子扩散系数等微观特征
。
[0004]申请号为
CN202310540822.8
的中国专利，公开了一种建筑材料界面过渡区微结构的滑动评估方法
。
通过对试样在原始状态和造影状态下进行断层扫描成像，使用图像配准技术对扫描结果进行处理，得到相同成像位置处的灰度值变化，计算对应的局部孔隙率与界面过渡区厚度
。
所提方法评估了界面过渡区的厚度和孔隙率，但该专利仍存在下列问题：子区宽度过大，测量结果的离散性强；未评估界面过渡区的氯离子扩散系数
、
弹性模量和抗压强度
。
[0005]申请号为
CN202310353369.X
的中国专利，公开了一种采用背散射扫描电镜分析界面过渡区厚度的方法
。
通过使用扫描电镜得到样品的图像，采用二值化处理和深度优化算法计算得到骨料边缘，统计沿骨料边缘5μ
m
区域内的孔隙率并划分界面过渡区边界即可得到界面过渡区厚度和孔隙率
。
但该专利存在下列问题：样品截面是随机选取的，可能会高估界面过渡区厚度；未将界面过渡区的孔隙特点与其性能相结合
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种混凝土界面过渡区微观特征的确定方法
。
[0007]现有的混凝土界面过渡区微观特征预测方法多采用图像分析和条带划分相结合的实验手段，并未提出有关混凝土界面过渡区微观特征的数值预测方法
。
同时，现有的实验手段主要针对特定配比下的界面过渡区厚度和孔隙率获取，而不能应用于多种水泥浆配比
、
原材料种类时的混凝土氯离子扩散系数
、
弹性模量和抗压强度预测
。
[0008]因此，为了有效预测混凝土界面过渡区的微观特征，以评估混凝土的宏观力学和
耐久性能，需要开发一个适用于不同水泥浆配比
、
原材料种类时的混凝土界面过渡区微观特征预测方法，为混凝土的参数化建模和工程应用提供理论指导和技术参考
。
[0009]根据本专利技术的一个方面，提供一种混凝土界面过渡区微观特征的确定方法，该方法包括：
[0010]基于水泥颗粒的粒径分布参数随机投放水泥颗粒，得到水泥颗粒的粒径与位置坐标；
[0011]根据所述水泥颗粒的粒径与位置坐标，采用切片处理方法得到每个切片的水泥含量与局部水灰比；
[0012]根据所述水泥含量与局部水灰比，得到孔隙率分布曲线；
[0013]根据所述孔隙率分布曲线，划分界面过渡区边界，确定界面过渡区的微观特征
。
[0014]可选地，基于水泥颗粒的粒径分布参数随机投放水泥颗粒，得到水泥颗粒的粒径与位置坐标，包括：
[0015]根据实验要求设置长度为
L、
宽度为
W、
高度为
H
的混凝土界面过渡区待分析区域，根据水泥浆体的水灰比
m
w/c
、
水泥颗粒的密度
ρ
c
和开放边界影响系数
s
，确定投入水泥颗粒的体积分数
[0016]生成随机数
w
i
，
0≤w
i
≤1
，并随机生成第
i
个水泥颗粒的粒径
D
i
，
D
min
≤D
i
≤D
max
，计算粒径分布概率密度值其中，
D
max
为水泥颗粒的最大半径，
D
min
为水泥颗粒的最小半径，
b
和
n
为粒径分布控制参数；
[0017]当
w
i
≤f
N
(D
i
)
时，该粒径
D
i
有效，继续生成下个水泥颗粒，直至已生成的全部颗粒体积与界面过渡区待分析区域的体积之比达到
V
c
；
[0018]每个球形水泥颗粒的球心坐标为
[x
i
,y
i
,z
i
]，球心坐标与粒径
D
i
的关系为：
[0019][0020]按照粒径大小，由大到小依次投放水泥颗粒，生成互相不重叠的球形水泥颗粒系统
。
[0021]可选地，根据所述水泥颗粒的粒径与位置坐标，采用切片处理方法得到每个切片的水泥含量与局部水灰比，其中：水泥含量用水泥颗粒的体积分数表示，按照预设的切片间距，从
x
＝0切片开始，依次到
x
＝
L
切片，计算每个水泥颗粒在各切片上的截面积
S
xi
，在每个切片内，用面积分数
S
c
(x)
代替水泥颗粒的体积分数
V
c
(x)
：
[0022][0023]其中，
x
为距骨料表面的距离，
W
·
H
为切片的面积，
d
为预设的切片间距
。
[0024]可选地，根据所述水泥颗粒的粒径与位置坐标，采用切片处理方法得到每个切片的水泥含量与局部水灰比，其中：每个切片处的局部水灰比
m
w/c,x
的计算公式为：
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种混凝土界面过渡区微观特征的确定方法，其特征在于，包括：基于水泥颗粒的粒径分布参数随机投放水泥颗粒，得到水泥颗粒的粒径与位置坐标；根据所述水泥颗粒的粒径与位置坐标，采用切片处理方法得到每个切片的水泥含量与局部水灰比；根据所述水泥含量与局部水灰比，得到孔隙率分布曲线；根据所述孔隙率分布曲线，划分界面过渡区边界，确定界面过渡区的微观特征
。2.
根据权利要求1所述的混凝土界面过渡区微观特征的确定方法，其特征在于，基于水泥颗粒的粒径分布参数随机生成并投放水泥颗粒，得到水泥颗粒的粒径与位置坐标，包括：根据实验要求设置长度为
L、
宽度为
W、
高度为
H
的混凝土界面过渡区待分析区域，根据水泥浆体的水灰比
m
w/c
、
水泥颗粒的密度
ρ
c
和开放边界影响系数
s
，确定投入水泥颗粒的体积分数生成随机数
w
i
，
0≤w
i
≤1
，并随机生成第
i
个水泥颗粒的粒径
D
i
，
D
min
≤D
i
≤D
max
，计算粒径分布概率密度值其中，
D
max
为水泥颗粒的最大半径，
D
min
为水泥颗粒的最小半径，
b
和
n
为粒径分布控制参数；当
w
i
≤f
N
(D
i
)
时，该粒径
D
i
有效，继续生成下个水泥颗粒，直至已生成的全部颗粒体积与界面过渡区待分析区域的体积之比达到
V
c
；每个球形水泥颗粒的球心坐标为
[x
i
,y
i
,z
i
]
，球心坐标与粒径
D
i
的关系为：按照粒径大小，由大到小依次投放水泥颗粒，生成互相不重叠的球形水泥颗粒系统
。3.
根据权利要求2所述的混凝土界面过渡区微观特征的确定方法，其特征在于，根据所述水泥颗粒的粒径与位置坐标，采用切片处理方法得到每个切片的水泥含量与局部水灰比，其中：水泥含量用水泥颗粒的体积分数表示，按照预设的切片间距，从
x
＝0切片开始，依次到
x
＝
L
切片，计算每个水泥颗粒在各切片上的截面积
S
xi
，在每个切片内，用面积分数
S
c
(x)
代替水泥颗粒的体积分数
V
c
(x)
：其中，
x
为距骨料表面的距离，
W
·
H
为切片的面积，
d
为预设的切片间距
。4.
根据权利要求3所述的混凝土界面过渡区...

【专利技术属性】
技术研发人员：高轩，刘清风，童良玉，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：