[發明專利]一種硬化混凝土熱膨脹系數的多尺度預測方法

有效

• 申請號: 202010317400.0
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111488698B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 曹秀麗;葉罡;高健;杜文學;陳敏志
• 申請（專利權）人: 浙江水利水電學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01N25/16;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種硬化混凝土熱膨脹系數的多尺度預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將混凝土按照微觀結構組成劃分為不同尺度，不同尺度包含不同物相；

(2)分別獲得步驟(1)劃分的不同尺度中不同物相的體積百分含量；

(3)從最小尺度開始向上逐步采用均勻化方法，根據步驟(2)得到的不同尺度中不同物相的體積百分含量計算各尺度的體積模量

其中，k_r、f_r分別為尺度X第r個物相的體積模量、體積分數；k₀為尺度X參考介質的體積模量，g₀為尺度X參考介質的剪切模量；最終得到混凝土的體積模量

(4)從最小尺度開始向上逐步采用均勻化方法，根據步驟(2)得到的不同尺度中不同物相的體積百分含量計算各尺度的溫度應力系數

其中，κ_r為尺度X第r個物相的溫度應力系數；最終得到混凝土的溫度應力系數

(5)根據步驟(3)和步驟(4)得到的混凝土的體積模量和溫度應力系數計算混凝土的基本熱膨脹系數α_c1：

(6)根據步驟(3)得到的混凝土的體積模量計算混凝土的附加熱膨脹系數α_c2：

其中，S為混凝土的飽和系數；ΔT表示溫度的變化；K_s為混凝土固相骨架的體積模量；Δp為由于溫度和相對濕度變化引起的毛細壓力p變化；

(7)根據步驟(5)和步驟(6)得到的混凝土的基本熱膨脹系數α_c1和附加熱膨脹系數α_c2，計算混凝土的熱膨脹系數α_c：

α_c＝α_c1+α_c2。

2.根據權利要求1所述硬化混凝土熱膨脹系數的多尺度預測方法，其特征在于，所述步驟(1)具體為：將混凝土按照微觀結構組成從小到大依次劃分為尺度Ⅰ、尺度Ⅱ、尺度Ⅲ、尺度Ⅳ、尺度Ⅴ、尺度Ⅵ六個尺度；所述尺度Ⅰ包括水化硅酸鈣基本塊和納米孔；所述尺度Ⅱ包括尺度Ⅰ均勻化后的水化硅酸鈣固相和凝膠孔；所述尺度Ⅲ包括尺度Ⅱ均勻化后的高密度水化硅酸鈣和尺度Ⅱ均勻化后的低密度水化硅酸鈣；所述尺度Ⅳ包括尺度Ⅲ均勻化后的水化硅酸鈣、氫氧化鈣、未水化的水泥顆粒、鋁酸鹽和毛細孔；所述尺度Ⅴ包括尺度Ⅳ均勻化后的水泥凈漿和砂；所述尺度Ⅵ包括尺度Ⅴ均勻化后的水泥砂漿和粗骨料。

3.根據權利要求2所述硬化混凝土熱膨脹系數的多尺度預測方法，其特征在于，所述尺度Ⅵ均勻化后得到混凝土。

4.根據權利要求3所述硬化混凝土熱膨脹系數的多尺度預測方法，其特征在于，所述步驟(2)具體為：尺度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ上不同物相的體積百分含量由試驗得到，或者由Powers模型、Jennings-Tennis模型或CEMHYD3D模型計算得到；尺度Ⅴ、Ⅵ上不同物相的體積百分含量根據混凝土的配合比得到。

5.根據權利要求4所述硬化混凝土熱膨脹系數的多尺度預測方法，其特征在于，所述試驗為環境掃描電鏡試驗。

6.根據權利要求3所述硬化混凝土熱膨脹系數的多尺度預測方法，其特征在于，所述步驟(3)和步驟(4)中的均勻化方法具體為：在尺度Ⅰ上采用Self-Consistent法計算均勻化的水化硅酸鈣固相，參考介質為水化硅酸鈣固相；尺度Ⅱ上采用Self-Consistent法計算均勻化的高密度水化硅酸鈣和低密度水化硅酸鈣，參考介質為高密度水化硅酸鈣和低密度水化硅酸鈣；尺度Ⅲ上采用Self-Consistent法計算均勻化的水化硅酸鈣，參考介質為水化硅酸鈣；尺度Ⅳ上采用Self-Consistent法計算均勻化的水泥凈漿，參考介質為水泥凈漿；尺度Ⅴ上采用Mori-Tanaka法計算均勻化的水泥砂漿，參考介質為水泥凈漿；尺度Ⅵ上采用Mori-Tanaka法計算均勻化的混凝土，參考介質為水泥砂漿。