【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于混凝土强度预测领域，具体涉及一种考虑itz的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法。
技术介绍
1、混凝土的强度是保障工程安全质量的重要指标。对混凝土的强度进行预测，不仅可以节省试验所产生的人工和经济成本，而且可以快速有效的获知混凝土的长期强度，为配合比的设计提供指导。
2、在混凝土中，骨料和水泥颗粒尺寸的巨大差异导致了壁面效应和itz(界面过渡区)的产生。作为骨料和基体净浆的“粘结剂”，itz会显著影响混凝土的弹性模量和强度。对于正温混凝土，itz的局部较高水灰比使得其性能弱于基体净浆，骨料和基体净浆的粘结作用被削弱，itz不利于混凝土的整体强度。而对于负温混凝土，itz受冻后其内部含冰量显著高于基体净浆，骨料和基体净浆的粘结作用被大大增强，对混凝土的强度有显著的增益作用。由此可见，在对混凝土进行强度预测时，itz的作用不可被忽略。然而，目前的混凝土强度预测模型均未关注到混凝土的itz区域，从而降低了混凝土的强度预测精度。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决目前的混凝土强度预测模型均未关注到混凝土的itz区域，从而存在混凝土强度预测精度低的问题。
2、一种考虑itz的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，包括以下步骤：
3、步骤a、建立水泥基材料信息库；根据预测对象建立对应的多尺度组成结构，并确定水泥净浆破坏控制相；当预测对象为砂浆或混凝土时，执行步骤b，当预测对象为水泥净浆时，直接执行步骤c；
4、所述水泥净浆破坏
5、步骤b、针对预测对象为砂浆或混凝土的情况，确定预测对象中的水灰比分布；然后执行步骤c；
6、步骤c、若预测对象为水泥净浆，计算水泥净浆水化程度；若预测对象为砂浆或混凝土，计算每个子itz层和基体净浆的水化程度；所述的子itz层是指itz层被细分为多个厚度相同的包裹在骨料周围的壳状的子itz层；
7、然后判断预测对象是否经历负温温度，如果经历负温温度执行步骤d，否则直接执行步骤e；
8、步骤d、针对预测对象经历负温温度的情况，若预测对象为水泥净浆，则计算水泥净浆的含冰量，若预测对象为砂浆或混凝土，则计算预测对象每个子itz层和基体净浆含冰量；然后执行步骤e；
9、步骤e、进行水泥浆体物相划分，获得水泥浆体中各个尺度上的rve内部各夹杂相的体积分数；
10、步骤f、计算预测对象的均质化弹性模量；
11、步骤g、计算预测对象的强度：
12、当预测对象为水泥净浆时，计算水泥净浆处于临界失效状态时的荷载，该荷载即为水泥净浆的强度；
13、当预测对象为砂浆或混凝土时，首先计算未破坏的每个子itz层和基体净浆临界失效状态时的外部荷载，若预测对象为轻骨料混凝土，还需计算骨料相处于临界失效状态时的外部荷载，将所有的预测对象的外部荷载中的最小值对应的临界破坏区域判断为破坏，该最小值荷载被记为瞬时强度；判断破坏的区域是否为预测对象的基体净浆，若不是，则将该破坏区域的力学性能进行折减，并返回步骤f，若是判定预测对象的基体净浆失效，所有瞬时强度中的最大值即为预测对象的强度。
14、进一步地，步骤a所述建立多尺度组成结构的过程包括以下步骤：
15、根据混凝土中夹杂相的特征长度，将混凝土划分为若干尺度，每个尺度上只包含其中一种或几种特征长度基本相同的夹杂相；在每个尺度上建立对应的代表夹杂相分布特征的代表性体积单元，即rve。
16、进一步地，步骤a所述水泥净浆破坏控制相的确定过程包括以下步骤：
17、首先，根据建立的多尺度组成结构，选择水泥净浆破坏控制相所在的尺度，水泥净浆破坏控制相必须位于水泥浆体中，且其所在的尺度需小于水泥净浆尺度；在水泥净浆破坏控制相所在的尺度上，选择除了孔隙相外弹性模量最小的夹杂相作为水泥净浆破坏控制相；水泥净浆破坏控制相不能仅由孔隙构成，应至少包含一种固相水化产物。
18、进一步地，步骤a所述水泥基材料信息库包括骨料相、水泥熟料相、所有水化产物相、水相和气相的力学性能及形状，以及水泥净浆破坏控制相的屈服应力和各类骨料的屈服应力；
19、所述水泥净浆破坏控制相的屈服应力取经验值或者通过试验确定；通过试验确定的过程包括以下步骤：
20、成型一批不同水灰比的水泥浆体，将这些水泥浆体置于标准养护条件下养护不同的龄期，测试这些水泥浆体的强度；计算指定水灰比的水泥净浆养护指定龄期后的强度，获得强度与水泥净浆破坏控制相屈服应力的关系函数；在该关系函数中，令计算强度等于对应水灰比和养护龄期的水泥浆体的试验强度，反求该工况下水泥净浆破坏控制相的屈服应力；针对所有水灰比和养护龄期的水泥浆体都执行相同的计算操作，获得多个水灰比和养护龄期情况下水泥净浆破坏控制相的屈服应力；去除异常点，取这些屈服应力的平均值作为水泥净浆破坏控制相的屈服应力。
21、进一步地，步骤b所述确定预测对象中的水灰比分布的过程包括以下步骤：
22、首先确定itz宽度并计算每个子itz层的宽度，根据骨料粒径分布和骨料体积分数计算itz总体积分数、每个子itz层体积分数和基体净浆体积分数；然后计算水灰比在骨料表面的分布函数，获得基体净浆的水灰比以及每个子itz层的平均水灰比。
23、进一步地，步骤d中计算水泥净浆的含冰量或者计算预测对象每个子itz层和基体净浆含冰量的过程通过浆体含冰量计算模型来实现；建立浆体含冰量计算模型的具体过程包括以下步骤：
24、首先建立浆体孔径分布模型，然后确定水分在不同孔径的孔隙中的分布，以及受冻温度和临界受冻孔径的关系；
25、小于临界受冻孔径的孔隙中的水分不结冰；大于等于临界受冻孔径的孔隙中的水分全部结冰，水分被替换为相同体积的冰，水分的总体积分数等于冰的体积分数。
26、进一步地，步骤e所述进行水泥浆体物相划分的过程包括以下步骤：
27、计算水泥浆体中每个水化产物相的体积分数；结合多尺度组成结构，将未水化水泥熟料相体积分数、每个水化产物相的体积分数、气相体积分数和液相体积分数进一步划分至各个尺度上，若预测对象经历负温温度，则还需将冰体积分数划分至各个尺度上，获得水泥浆体中各个尺度上的rve内部各夹杂相的体积分数。
28、进一步地，步骤e所述进行水泥浆体物相划分的过程中，如果预测对象为砂浆或混凝土，则针对所有的子itz层浆体和基体净浆，获得水泥浆体中各个尺度上的rve内部各夹杂相的体积分数；进而获得预测对象中所有尺度上的rve的夹杂相的体积分数。
29、进一步地，步骤g中计算预测对象的强度的过程中，
30、如果预测对象为水泥净浆，首先需要建立水泥净浆荷载与水泥净浆破坏控制相最大受力之间的关系，然后令水泥净浆破坏控制相的最大受力等于破坏控制相的屈服应力，进而获得水泥净浆处于临界失效状态时的荷载；
31、如果预本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑ITZ的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑ITZ的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：步骤A所述建立多尺度组成结构的过程包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种考虑ITZ的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：步骤A所述水泥净浆破坏控制相的确定过程包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种考虑ITZ的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：步骤A所述水泥基材料信息库包括骨料相、水泥熟料相、所有水化产物相、水相和气相的力学性能及形状，以及水泥净浆破坏控制相的屈服应力和各类骨料的屈服应力；
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种考虑ITZ的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：步骤B所述确定预测对象中的水灰比分布的过程包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种考虑ITZ的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：步骤D中计算水泥净浆的含冰量或者计算预测对象每个子ITZ层和基体净浆含冰量
7.根据权利要求6所述的一种考虑ITZ的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：步骤E所述进行水泥浆体物相划分的过程包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种考虑ITZ的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：步骤E所述进行水泥浆体物相划分的过程中，如果预测对象为砂浆或混凝土，则针对所有的子ITZ层浆体和基体净浆，获得水泥浆体中各个尺度上的RVE内部各夹杂相的体积分数；进而获得预测对象中所有尺度上的RVE的夹杂相的体积分数。
9.根据权利要求8所述的一种考虑ITZ的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：步骤G中计算预测对象的强度的过程中，
10.根据权利要求9所述的一种考虑ITZ的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：破坏区域的力学性能折减过程中的折减系数通过以下步骤获得：
...【技术特征摘要】
1.一种考虑itz的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑itz的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：步骤a所述建立多尺度组成结构的过程包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种考虑itz的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：步骤a所述水泥净浆破坏控制相的确定过程包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种考虑itz的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：步骤a所述水泥基材料信息库包括骨料相、水泥熟料相、所有水化产物相、水相和气相的力学性能及形状，以及水泥净浆破坏控制相的屈服应力和各类骨料的屈服应力；
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种考虑itz的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：步骤b所述确定预测对象中的水灰比分布的过程包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种考虑itz的正温养护和负温受冻混凝土强度预测方法，其特征在于：步骤d中...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。