專利名稱：基于多尺度模型的普通水泥凈漿早齡期彈性模量預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種普通水泥凈漿彈性模量預(yù)測(cè)方法，尤其涉及一種基于多尺度模型的普通水泥凈漿早齡期彈性模量預(yù)測(cè)方法，屬于水泥基材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
混凝土結(jié)構(gòu)的早期開裂所涉及的問題綜合而復(fù)雜，涵蓋了水泥基材料早期熱學(xué)、力學(xué)及變形性能的方方面面。國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)水泥基材料早期宏觀性能進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，試圖闡明混凝土早期開裂機(jī)理、早期性能變化規(guī)律和技術(shù)參數(shù)取值問題。其中水泥基材料早齡期彈性模量隨齡期的發(fā)展變化過程是研究人員關(guān)心的熱點(diǎn)問題之一，也是進(jìn)行溫控防裂措施制定必須的重要參數(shù)。但不論是傳統(tǒng)的通過荷載變形關(guān)系還是通過超聲波等無損檢測(cè)等測(cè)得的早齡期彈性模量的方法，耗時(shí)耗力且產(chǎn)生廢棄物，同時(shí)由于原材料、配合t匕、環(huán)境條件、測(cè)試設(shè)備及測(cè)試方法以及試驗(yàn)人員操作技術(shù)等原因，給出的彈性參數(shù)離散性較大。復(fù)合材料的總體性能取決于組成材料的性能、幾何形態(tài)以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。水泥凈漿是相當(dāng)復(fù)雜的非均勻復(fù)合材料，其組成物質(zhì)繁多，固、液、氣三相共存，并且無序分布，這些物質(zhì)分布的尺度范圍廣，從納米到微米、毫米都有分布，而且其組成結(jié)構(gòu)在水化過程發(fā)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征，實(shí)現(xiàn)從微觀-細(xì)觀-宏觀的材料性能模擬，建立材料組成成分性能、微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系，并從根本上解釋材料宏觀性能的變化機(jī)理，這對(duì)于促進(jìn)材料研究具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于多尺度模型的普通水泥凈漿早齡期彈性模量預(yù)測(cè)方法，根據(jù)水泥原材料組分和水化產(chǎn)物的本質(zhì)屬性，基于早齡期水泥凈漿微觀結(jié)構(gòu)形成與演變過程，采用多尺度和均勻化方法獲得彈性模量隨齡期發(fā)展變化的過程，從而為水泥基材料早期力學(xué)、變形性能研究及數(shù)值仿真分析提供準(zhǔn)確的彈性模量參數(shù)。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案:基于多尺度模型的普通水泥凈漿早齡期彈性模量預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟:步驟A、將普通水泥凈漿按照微觀結(jié)構(gòu)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(shí)刻不同尺度中各個(gè)物相的體積百分含量；步驟C、從最小尺度開始，采用向上逐步均勻化方法，按照以下公式計(jì)算早齡期t時(shí)刻的水泥凈漿各尺度的彈性模量:
權(quán)利要求
1.基于多尺度模型的普通水泥凈漿早齡期彈性模量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟A、將普通水泥凈漿按照微觀結(jié)構(gòu)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(shí)刻不同尺度中各個(gè)物相的體積百分含量； 步驟C、從最小尺度開始，采用向上逐步均勻化方法，按照以下公式計(jì)算早齡期t時(shí)刻的水泥凈漿各尺度的彈性模量:
2.如權(quán)利要求1所述基于多尺度模型的普通水泥凈漿早齡期彈性模量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，步驟A中具體采用以下尺度劃分方法: 共劃分為4個(gè)尺度，從小到大依次為:尺度1、尺度I1、尺度II1、尺度IV ;尺度I包括低密度水化硅酸鈣和高密度水化硅酸鈣；尺度II包括尺度I均勻化后的水化硅酸鈣，以及氫氧化鈣、鈣礬石、水榴石等水化產(chǎn)物；尺度III包括尺度II均勻化后的水化產(chǎn)物，以及未水化水泥顆粒；尺度IV包括尺度III均勻化后的水泥漿體固相，以及毛細(xì)孔水和毛細(xì)孔空隙。
3.如權(quán)利要求2所述基于多尺度模型的普通水泥凈漿早齡期彈性模量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，在計(jì)算尺度1、尺度I1、尺度III的彈性模量時(shí)，采用Mor1-Tanaka法，參考介質(zhì)物相分別為高密度水化硅酸鈣、尺度I均勻化后的水化硅酸鈣、尺度II均勻化后的水化產(chǎn)物；在計(jì)算尺度IV的彈性模量時(shí)，采用Self-Consistent法，參考介質(zhì)物相為尺度IV本身。
4.如權(quán)利要求2所述基于多尺度模型的普通水泥凈漿早齡期彈性模量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，尺度IV中均勻化后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.如權(quán)利要求1所述基于多尺度模型的普通水泥凈漿早齡期彈性模量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述各齡期時(shí)刻不同尺度中各個(gè)物相的體積百分含量由試驗(yàn)得到，或者由 Powers模型 計(jì)算得出，或者由Jennings-Tennis模型計(jì)算得出，或者由CEMHYD3D模型計(jì)算得出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多尺度模型的普通水泥凈漿早齡期彈性模量預(yù)測(cè)方法。該方法包括步驟A、將普通水泥凈漿按照微觀結(jié)構(gòu)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(shí)刻不同尺度中各個(gè)物相的體積百分含量；步驟C、從最小尺度開始，采用向上逐步均勻化方法，計(jì)算早齡期時(shí)刻的水泥凈漿各尺度的彈性模量；步驟D、對(duì)各早齡期時(shí)刻重復(fù)步驟C，得到普通水泥凈漿在各齡期時(shí)刻的彈性模量。本發(fā)明根據(jù)水泥、水化產(chǎn)物本質(zhì)屬性及水泥凈漿微觀結(jié)構(gòu)形成和發(fā)展規(guī)律，建立了普通水泥凈漿彈性模量多尺度預(yù)測(cè)模型，從而將水泥凈漿微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能建立聯(lián)系，從本質(zhì)上解決了水泥基材料宏觀性能影響因素多、試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散大的問題。
文檔編號(hào)G01N33/38GK103105486SQ20131003205
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者趙海濤, 吳勝興, 黃冬輝, 劉琳, 張風(fēng)臣, 王潘繡, 陳育志, 曹秀麗, 駱勇軍, 王溢, 祁瀟, 徐東芝 申請(qǐng)人:河海大學(xué)