基於多尺度模型的普通水泥淨漿早齡期泊松比預測方法

2023-08-02 06:22:11

專利名稱：基於多尺度模型的普通水泥淨漿早齡期泊松比預測方法
技術領域：
本發明涉及一種普通水泥淨漿泊松比預測方法，尤其涉及一種基於多尺度模型的普通水泥淨漿早齡期泊松比預測方法，屬於水泥基材料技術領域。
背景技術：
混凝土結構的早期開裂所涉及的問題綜合而複雜，涵蓋了水泥基材料早期熱學、力學及變形性能的方方面面。國內外研究者對水泥基材料早期宏觀性能進行了大量的試驗研究，試圖闡明混凝土早期開裂機理、早期性能變化規律和技術參數取值問題。其中水泥基材料早齡期泊松比隨齡期的發展變化過程是研究人員關心的熱點問題之一，也是進行溫控防裂措施制定必須的重要參數。在缺少試驗資料情況下，一般把水泥基材料泊松比取為定值，但在早期水泥基材料從塑性狀態到硬化狀態轉變，泊松比隨齡期變化較大，取為定值顯然不合適。但不論是傳統的通過荷載變形關係還是通過超聲波等無損檢測等測得的早齡期泊松比的方法，耗時耗力且產生廢棄物，同時由於原材料、配合比、環境條件、測試設備及測試方法以及試驗人員操作技術等原因，給出的彈性參數離散性較大。複合材料的總體性能取決於組成材料的性能、幾何形態以及拓撲結構。水泥淨漿是相當複雜的非均勻複合材料，其組成物質繁多，固、液、氣三相共存，並且無序分布，這些物質分布的尺度範圍廣，從納米到微米、毫米都有分布，而且其組成結構在水化過程發生較大變化。多尺度模擬方法可以考慮不同尺度上的組成材料特徵，實現從微觀-細觀-宏觀的材料性能模擬，建立材料組成成分性能、微觀結構與宏觀性能之間的關係，並從根本上解釋材料宏觀性能的變化機理，這對於促進材料研究具有重大意義。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於克服現有技術不足，提供一種基於多尺度模型的普通水泥淨漿早齡期泊松比預測方法，根據原材料組分和水化產物的本質屬性，基於水泥淨漿微觀結構形成與演變過程，採用多尺度和均勻化方法獲得泊松比隨齡期發展變化的過程，從而為水泥基材料早期力學、變形性能研究及數值仿真分析提供準確的泊松比參數。本發明具體採用以下技術方案:基於多尺度模型的普通水泥淨漿早齡期泊松比預測方法，包括以下步驟:步驟A、將普通水泥淨漿按照微觀結構組成劃分為不同尺度，不同尺度包含不同典型物相；步驟B、獲取各早齡期時刻不同尺度中各個物相的體積百分含量；步驟C、從最小尺度開始，採用向上逐步均勻化方法，按照以下公式計算齡期時刻t時的水泥淨漿各尺度的泊松比:
權利要求
1.於多尺度模型的普通水泥淨漿早齡期泊松比預測方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟A、將普通水泥淨漿按照微觀結構組成劃分為不同尺度，不同尺度包含不同典型物相； 步驟B、獲取各早齡期時刻不同尺度中各個物相的體積百分含量； 步驟C、從最小尺度開始，採用向上逐步均勻化方法，按照以下公式計算齡期時刻t時的水泥淨漿各尺度的泊松比:
2.權利要求1所述基於多尺度模型的普通水泥淨漿早齡期泊松比預測方法，其特徵在於，步驟A中具體採用以下尺度劃分方法: 共劃分為4個尺度，從小到大依次為:尺度1、尺度I1、尺度II1、尺度IV ;尺度I包括低密度水化矽酸鈣和高密度水化矽酸鈣；尺度II包括尺度I均勻化後的水化矽酸鈣，以及氫氧化鈣、鈣礬石、水榴石等水化產物；尺度III包括尺度II均勻化後的水化產物，以及未水化水泥顆粒；尺度IV包括尺度III均勻化後的水泥漿體固相，以及毛細孔水和毛細孔空隙。
3.權利要求2所述基於多尺度模型的普通水泥淨漿早齡期泊松比預測方法，其特徵在於，在計算尺度1、尺度I1、尺度III的泊松比時，採用Mor1-Tanaka法，參考介質物相分別為高密度水化矽酸鈣、尺度I均勻化後的水化矽酸鈣、尺度II均勻化後的水化產物；在計算尺度IV的泊松比時，採用Self-Consistent法，參考介質物相為尺度IV本身。
4.權利要求2所述基於多尺度模型的普通水泥淨漿早齡期泊松比預測方法，其特徵在於，尺度IV中均勻化後的水泥漿體固相的體積百分含量為有效固相體積百分含量，即連通成為固體骨架的固相的體積百分含量，不包含孤立固相。
5.權利要求1所述基於多尺度模型的普通水泥淨漿早齡期泊松比預測方法，其特徵在於，所述各齡期時刻不同尺度中各個物相的體積百分含量由試驗得到，或者由Powers模型計算得出，或者由Jennin gs-Tennis模型計算得出，或者由CEMHYD3D模型計算得出。
全文摘要
本發明公開了基於多尺度模型的普通水泥淨漿早齡期泊松比預測方法。本發明方法包括步驟A、將普通水泥淨漿按照微觀結構組成劃分為不同尺度，不同尺度包含不同典型物相；步驟B、獲取各早齡期時刻不同尺度中各個物相的體積百分含量；步驟C、從最小尺度開始，採用向上逐步均勻化方法，計算早齡期時刻的水泥淨漿各尺度的泊松比；步驟D、對各早齡期時刻重複步驟C，得到待測普通水泥淨漿在各齡期時刻的泊松比。本發明根據水泥、水化產物本質屬性及水泥淨漿微觀結構形成和發展規律，建立了普通水泥淨漿早齡期泊松比多尺度預測模型，從而將水泥淨漿微觀結構和宏觀性能建立聯繫，從本質上解決了水泥基材料宏觀性能影響因素多、試驗數據離散大的問題。
文檔編號G01N33/38GK103091479SQ201310031300
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月28日 優先權日2013年1月28日
發明者趙海濤, 吳勝興, 黃冬輝, 劉琳, 張風臣, 王潘繡, 陳育志, 曹秀麗, 駱勇軍, 王溢, 祁瀟, 徐東芝 申請人:河海大學