混凝土微觀力學(xué)性能表征及凍融循環(huán)影響.pdf

1、由于全球氣候惡化，各種工程結(jié)構(gòu)在極端天氣下的耐久性逐漸成為關(guān)注的焦點(diǎn)，其中大部分大型工程結(jié)構(gòu)是由混凝土構(gòu)成的，因此研究混凝土的耐久性，特別是凍融循環(huán)下的耐久性就具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。混凝土作為一種多相復(fù)合材料，其微觀力學(xué)性能決定了宏觀的耐久性。本文從實(shí)驗(yàn)力學(xué)的角度對(duì)混凝土的微觀力學(xué)性能進(jìn)行研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)和科學(xué)指導(dǎo)意義。首先，本文利用先進(jìn)的表征手段——納米壓痕表征了混凝土材料各組分的微觀力學(xué)性能，主要包括壓痕模量、硬度和蠕變率三個(gè)物理

2、參量。由于混凝土的復(fù)雜性，研究采用了統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來分析、處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，混凝土漿體和骨料在壓痕模量和硬度方面差別很大，這種差別為定量確定界面過渡區(qū)提供了依據(jù)。壓痕模量和硬度的相關(guān)系數(shù)為0.75，并且都不滿足正態(tài)分布，因此，在研究?jī)鋈谘h(huán)影響時(shí)，需要采用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法，并且著重研究一個(gè)物理參量隨凍融變化情況就可以了。接觸蠕變的研究揭示了混凝土的蠕變行為主要來自于漿體。
　　混凝土基本微觀力學(xué)性能的研究為研究?jī)鋈谘h(huán)奠定了

3、基礎(chǔ)。用掃描電鏡和納米壓痕對(duì)不同凍融循環(huán)的混凝土樣品進(jìn)行研究時(shí)，采用了概率核密度估計(jì)的方法。結(jié)果顯示，混凝土受凍融循環(huán)影響下的力學(xué)行為也具有多尺度性。500nm尺度下，漿體繼續(xù)水化導(dǎo)致高密度水凝膠進(jìn)一步形成；10um尺度下，微裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展導(dǎo)致宏觀斷裂能量降低。從混凝土的多尺度力學(xué)行為研究可以得出如下結(jié)論，多尺度材料的力學(xué)行為具有多尺度性，需要從不同的尺度來進(jìn)行研究。
　　本研究利用納米壓痕深入探究了混凝土的微觀性能以及凍融循環(huán)導(dǎo)