一種混凝土熱膨脹系數預測模型的構建方法技術

本發明專利技術公開了一種混凝土熱膨脹系數預測模型的構建方法，屬于水泥基材料技術領域。本發明專利技術的混凝土為水泥凈漿、砂、石三相材料組成的復合材料，研究混凝土中的組分材料如水泥凈漿與砂、石的相關性能對混凝土熱膨脹系數的影響，以及溫度變化時，水泥凈漿與砂、石之間的相互作用及變形特點對混凝土熱膨脹系數的影響，根據水泥凈漿、砂、石的熱膨脹系數、體積分數及體積模量預測混凝土的熱膨脹系數，建立混凝土熱膨脹系數的預測模型。本發明專利技術考慮了混凝土的組分材料及相對組成對混凝土熱膨脹系數的影響，可根據組分材料的熱膨脹系數、體積分數和體積模量，方便準確的預測混凝土的熱膨脹系數。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種混凝土熱膨脹系數預測模型的構建方法，屬于水泥基材料

技術介紹
熱膨脹系數是混凝土的主要熱物理特性參數之一，也是其體積穩定性的重要表征參數。在實際工程中，由于水化熱引起的溫度變形是導致混凝土結構開裂的主要原因之一，尤其是對于大體積混凝土結構。熱膨脹系數直接決定了溫度變形的大小，解決混凝土溫度開裂問題的關鍵之一就是熱膨脹系數的確定。目前對于混凝土熱膨脹系數的取值，通常近似采用固定值，而實際上混凝土的熱膨脹系數受到多種因素影響，如配合比、粗、細骨料種類等。對不同工況下混凝土熱膨脹系數的研究，現階段多通過試驗方法進行，但混凝土熱膨脹系數測試所需試驗儀器專業性強，試驗操作過程復雜，試驗費用較高，而且試驗結果還受到原材料、配合比、環境條件及試驗人員操作技術等影響，往往得到的熱膨脹系數離散性較大，推廣性不夠。因此，探索一種既實用又合理的混凝土熱膨脹系數預測模型，對于控制混凝土結構溫度開裂及進行開裂評價具有重要意義。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于克服現有技術所存在的不足，本專利技術提供了一種混凝土熱膨脹系數預測模型的構建方法，基于細觀角度，研究混凝土不同組分材料的性能及彼此之間相互作用對混凝土熱膨脹系數的影響，根據混凝土組分材料的各性能參數直接預測混凝土的熱膨脹系數，為混凝土結構溫度裂縫的控制提供可靠參數。為解決上述問題，本專利技術具體采用以下技術方案：一種混凝土熱膨脹系數預測模型的構建方法，其特征在于：包括以下步驟，步驟(A)，建立混凝土熱膨脹系數的混合律模型：混凝土的溫度變化時，忽略水泥凈漿和砂、石之間的相互作用，各相均獨立變形，根據混合律模型計算混凝土的熱膨脹系數，αc1＝αcpfcp+αsfs+αgfg???????????????????????(1)式(1)中，αc1為按混合律模型計算出的混凝土的熱膨脹系數，αcp、αs、αg分別為水泥凈漿、砂和石的熱膨脹系數，fcp、fs和fg分別為水泥凈漿、砂和石在混凝土中所占的體積分數；步驟(B)、建立混凝土熱膨脹系數的Turner模型：混凝土的溫度變化時，水泥凈漿與砂、石承受均勻的靜水應力并呈均勻變形，根據Turner模型計算混凝土的熱膨脹系數，αc2=αcpfcpKcp+αsfsKs+αgfgKgfcpKcp+fsKs+fgKg---(2)]]>式(2)中，αc2為按Turner模型計算出的混凝土的熱膨脹系數，Kcp、Ks和Kg分別為水泥凈漿、砂和石的體積模量；步驟(C)、建立混凝土熱膨脹系數的預測模型：實際中混凝土的組分材料水泥凈漿與砂、石之間存在相互作用，且變形相互約束，介于步驟(A)、(B)所述兩種情況之間，以步驟(A)、(B)中所述的兩種模型為基礎，建立混凝土熱膨脹系數的預測模型，如下，αc＝λ1αc1+λ2αc2???????????????????????(3)即αc=λ1(αcpfcp+αsfs+αgfg)+λ2·αcpfcpKcp+αsfsKs+αgfgKgfcpKcp+fsKs+fgKg---(4)]]>式(3)和式(4)中，αc為預測得到的混凝土的熱膨脹系數，λ1、λ2為組合系數，且λ1+λ2＝1，λ1和λ2分別表示按混合律模型和Turner模型計算的混凝土熱膨脹系數對預測的實際情況下混凝土的熱膨脹系數的貢獻程度。前述的一種混凝土熱膨脹系數預測模型的構建方法，其特征在于：混凝土為水泥凈漿、砂、石組成的三相復合材料。前述的一種混凝土熱膨脹系數預測模型的構建方法，其特征在于：步驟(C)中，水泥凈漿與砂、石之間存在相互作用且變形相互約束，組合系數分別取λ1＝λ2＝0.5，混凝土的熱膨脹系數按下式直接預測得到，αc=0.5(αcpfcp+αsfs+αgfg)+0.5·αcpfcpKcp+αsfsKs+αgfgKgfcpKcp+fsKs+fgKg.---(5)]]>該混凝土熱膨脹系數的預測模型綜合考慮了混凝土中水泥凈漿的熱膨脹系數、砂的熱膨脹系數、石的熱膨脹系數、水泥凈漿的體積模量、砂的體積模量、石的體積模量、水泥凈漿的體積分數、砂的體積分數以及石的體積分數對混凝土熱膨脹系數的影響，并綜合考慮了水泥凈漿和砂、石之間的相互作用及相互變形約束對混凝土熱膨脹系數的影響。本專利技術的有益效果：本專利技術提供的一種混凝土熱膨脹系數預測模型的構建方法，其中混凝土為由水泥凈漿和砂、石組成的三相復合材料，考慮了水泥凈漿與砂、石之間的相互作用及變形約束對混凝土的熱膨脹系數的影響，根據水泥凈漿和砂、石的熱膨脹系數、體積分數及體積模量，即可預測得到混凝土的熱膨脹系數。本專利技術從細觀層次出發，研究水泥凈漿與砂、石的性能、彼此之間的相互作用及變形特點對混凝土熱膨脹系數的影響，建立一種既實用經濟又能正確預測混凝土熱膨脹系數的計算模型，通過本專利技術方法，可以比較方便的得到混凝土的熱膨脹系數，而不需要通過測試裝置進行測試，大大節約了試驗所用的時間、人力和物力，節約了資金投入，且預測結果可靠，有利于推廣應用。具體實施方式以下對本專利技術的技術方案進行詳細說明。本專利技術的模型構建方法按照以下步驟進行，且混凝土為水泥凈漿和砂、石組成的三相復合材料，在此基礎上執行以下步驟：步驟(A)，建立混凝土熱膨脹系數的混合律模型：混凝土的溫度變化時，假設一種理想狀態，忽略水泥凈漿和砂、石之間的相互作用，且認為各相均獨立變形，根據混合律模型計算混凝土的熱膨脹系數，αc1＝αcpfcp+αsfs+αgfg???????????????????????(1)式(1)中，αc1為按混合律模型計算出的混凝土的熱膨脹系數，αcp、αs、αg分別為水泥凈漿、砂和石的熱膨脹系數，fcp、fs和fg分別為水泥凈漿、砂和石在混凝土中所占的體積分數；步驟(B)、建立混凝土熱膨脹系數的Turner模型：混凝土的溫度變化時，假設理想狀態為，水泥凈漿與砂、石承受均勻的靜水應力并呈均勻變形，根據Turner模型計算混凝土的熱膨脹系數，αc2=αcpfcpKcp+αsfsKs+αgfgKgfcpKcp+fsKs+fgKg---(2)]]>式(2)中，αc2為按Turner模型計算出的混凝土的熱膨脹系數，Kcp、Ks和Kg分別為水泥凈漿、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種混凝土熱膨脹系數預測模型的構建方法，其特征在于：包括以下步驟，?步驟(A)，建立混凝土熱膨脹系數的混合律模型：?混凝土的溫度變化時，忽略水泥凈漿和砂、石之間的相互作用，各相均獨立變形，根據混合律模型計算混凝土的熱膨脹系數，?αc1＝αcpfcp+αsfs+αgfg???????????????????????(1)?式(1)中，αc1為按混合律模型計算出的混凝土的熱膨脹系數，αcp、αs、αg分別為水泥凈漿、砂和石的熱膨脹系數，fcp、fs和fg分別為水泥凈漿、砂和石在混凝土中所占的體積分數；?步驟(B)、建立混凝土熱膨脹系數的Turner模型：?混凝土的溫度變化時，水泥凈漿與砂、石承受均勻的靜水應力并呈均勻變形，根據Turner模型計算混凝土的熱膨脹系數，?式(2)中，αc2為按Turner模型計算出的混凝土的熱膨脹系數，Kcp、Ks和Kg分別為水泥凈漿、砂和石的體積模量；?步驟(C)、建立混凝土熱膨脹系數的預測模型：?實際中混凝土的組分材料水泥凈漿與砂、石之間存在相互作用，且變形相互約束，介于步驟(A)、(B)所述兩種情況之間，以步驟(A)、(B)中所述的兩種模型為基礎，建立混凝土熱膨脹系數的預測模型，如下，?αc＝λ1αc1+λ2αc2???????????????????????(3)?即式(3)和式(4)中，αc為預測得到的混凝土的熱膨脹系數，λ1、λ2為組合系數，且λ1+λ2＝1，λ1和λ2分別表示按混合律模型和Turner模型計算的混凝土熱膨脹系數對預測的實際情況下混凝土熱膨脹系數的貢獻程度。...

【技術特征摘要】
1.一種混凝土熱膨脹系數預測模型的構建方法，其特征在于：包括以下步驟，?
步驟(A)，建立混凝土熱膨脹系數的混合律模型：?
混凝土的溫度變化時，忽略水泥凈漿和砂、石之間的相互作用，各相均獨立變形，根據混合律模型計算混凝土的熱膨脹系數，?
αc1＝αcpfcp+αsfs+αgfg???????????????????????(1)?
式(1)中，αc1為按混合律模型計算出的混凝土的熱膨脹系數，αcp、αs、αg分別為水泥凈漿、砂和石的熱膨脹系數，fcp、fs和fg分別為水泥凈漿、砂和石在混凝土中所占的體積分數；?
步驟(B)、建立混凝土熱膨脹系數的Turner模型：?
混凝土的溫度變化時，水泥凈漿與砂、石承受均勻的靜水應力并呈均勻變形，根據Turner模型計算混凝土的熱膨脹系數，?
式(2)中，αc2為按Turner模型計算出的混凝土的熱膨脹系數，Kcp、Ks和Kg分別為水泥凈漿、砂和石的體積模量；?
步驟(C)、建立混凝土熱膨脹系數的預測...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹秀麗，
申請(專利權)人：南京工程學院，
類型：發明
國別省市：江蘇;32