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測方法
技術領域：
本發明涉及一種普通水泥凈漿彈性模量預測方法，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測方法，屬于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復雜，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彈性模量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。但不論是傳統的通過荷載變形關系還是通過超聲波等無損檢測等測得的早齡期彈性模量的方法，耗時耗力且產生廢棄物，同時由于原材料、配合t匕、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。復合材料的總體性能取決于組成材料的性能、幾何形態以及拓撲結構。水泥凈漿是相當復雜的非均勻復合材料，其組成物質繁多，固、液、氣三相共存，并且無序分布，這些物質分布的尺度范圍廣，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征，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系，并從根本上解釋材料宏觀性能的變化機理，這對于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于克服現有技術不足，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測方法，根據水泥原材料組分和水化產物的本質屬性，基于早齡期水泥凈漿微觀結構形成與演變過程，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彈性模量參數。本發明具體采用以下技術方案:基于多尺度模型的普通水泥凈漿早齡期彈性模量預測方法，包括以下步驟:步驟A、將普通水泥凈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，采用向上逐步均勻化方法，按照以下公式計算早齡期t時刻的水泥凈漿各尺度的彈性模量:
權利要求
1.基于多尺度模型的普通水泥凈漿早齡期彈性模量預測方法，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，采用向上逐步均勻化方法，按照以下公式計算早齡期t時刻的水泥凈漿各尺度的彈性模量:
2.如權利要求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測方法，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、水榴石等水化產物；尺度III包括尺度II均勻化后的水化產物，以及未水化水泥顆粒；尺度IV包括尺度III均勻化后的水泥漿體固相，以及毛細孔水和毛細孔空隙。
3.如權利要求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測方法，其特征在于，在計算尺度1、尺度I1、尺度III的彈性模量時，采用Mor1-Tanaka法，參考介質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均勻化后的水化產物；在計算尺度IV的彈性模量時，采用Self-Consistent法，參考介質物相為尺度IV本身。
4.如權利要求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測方法，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測方法，其特征在于，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Jennings-Tennis模型計算得出，或者由CEMHYD3D模型計算得出。
全文摘要
本發明公開了一種基于多尺度模型的普通水泥凈漿早齡期彈性模量預測方法。該方法包括步驟A、將普通水泥凈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，采用向上逐步均勻化方法，計算早齡期時刻的水泥凈漿各尺度的彈性模量；步驟D、對各早齡期時刻重復步驟C，得到普通水泥凈漿在各齡期時刻的彈性模量。本發明根據水泥、水化產物本質屬性及水泥凈漿微觀結構形成和發展規律，建立了普通水泥凈漿彈性模量多尺度預測模型，從而將水泥凈漿微觀結構和宏觀性能建立聯系，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G01N33/38GK103105486SQ20131003205
公開日2013年5月15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