專利名稱：一種普通水泥凈漿早齡期熱膨脹系數(shù)多尺度預(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早齡期熱膨脹系數(shù)多尺度預(yù)測(cè)方法，屬于水泥基材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水泥基材料早齡期的熱變形是其早期開裂的重要影響因素之一，其中其熱膨脹系數(shù)是熱變形的決定因素之一。研究水泥凈漿的熱膨脹系數(shù)取值，是研究水泥基材料熱膨脹系數(shù)的基礎(chǔ)。但傳統(tǒng)的測(cè)定水泥凈漿早齡期熱膨脹系數(shù)的方法，耗時(shí)耗力且產(chǎn)生廢棄物，同時(shí)由于原材料、配合比、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，給出的熱膨脹系數(shù)離散性較大，甚至互相矛盾。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)雜的非均勻多孔介質(zhì)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。目前對(duì)于水泥凈漿熱膨脹系數(shù)的研究多集中于試驗(yàn)研究，停留在宏觀表象的層次上，得出的結(jié)論只在有限的范圍內(nèi)有意義，大大限制了其工程應(yīng)用范圍。
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，提供一種普通水泥凈漿早齡期熱膨脹系數(shù)多尺度 預(yù)測(cè)方法，可以根據(jù)組成材料組分和水化產(chǎn)物的本質(zhì)屬性，基于水泥凈漿微觀結(jié)構(gòu)形成與演變過程，采用多尺度和均勻化方法確定水泥凈漿早齡期熱膨脹系數(shù)，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)確參數(shù)。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案:一種普通水泥凈漿早齡期熱膨脹系數(shù)多尺度預(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熱膨脹系數(shù):aH) = ^om(/)/K^m (/),式中為當(dāng)前尺度的熱膨脹系數(shù)，和分別為該尺度的溫度應(yīng)力系數(shù)和體積模量，按照下述公式計(jì)算:
權(quán)利要求
1.一種普通水泥凈漿早齡期熱膨脹系數(shù)多尺度預(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熱膨脹系數(shù):
2.按權(quán)利要求1所述普通水泥凈漿早齡期熱膨脹系數(shù)多尺度預(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、鋁酸鹽；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.按權(quán)利要求2所述普通水泥凈漿早齡期熱膨脹系數(shù)多尺度預(yù)測(cè)方法，其特征在于，在采用向上逐步均勻化方法計(jì)算早齡期t時(shí)刻的水泥凈漿各尺度的熱膨脹系數(shù)時(shí)，使用Self-Consistent法,各尺度參考介質(zhì)為其本身。
4.按權(quán)利要求2所述普通水泥凈漿早齡期熱膨脹系數(shù)多尺度預(yù)測(cè)方法，其特征在于，在采用向上逐步均勻化方法計(jì)算早齡期t時(shí)刻的水泥凈漿各尺度的熱膨脹系數(shù)時(shí)，使用Mor1-Tanaka法，尺度1、I1、II1、IV的自參考介質(zhì)分別為低密度水化硅酸鈣、水化硅酸鈣、水化產(chǎn)物、水泥漿體固相。
5.按權(quán)利要求1所述普通水泥凈漿早齡期熱膨脹系數(shù)多尺度預(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Jen nings-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)明公開了一種普通水泥凈漿早齡期熱膨脹系數(shù)多尺度預(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熱膨脹系數(shù)；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)刻的熱膨脹系數(shù)。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早齡期熱膨脹系數(shù)多尺度預(yù)測(cè)模型，考慮的影響因素全面合理，構(gòu)建的模型具有實(shí)際物理意義參數(shù)。
文檔編號(hào)G01N25/16GK103091352SQ20131003124
公開日2013年5月8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, 曹秀麗, 張風(fēng)臣, 黃冬輝, 王潘繡, 陳育志, 駱勇軍, 唐易民 申請(qǐng)人:河海大學(xué)