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文檔簡介
1、混凝土材料是人類最大宗的人造建筑材料,其固有缺點是自重大與脆性突出,改善混凝土的脆性、實現(xiàn)混凝土的輕質(zhì)高強化是提高混凝土材料使用效能,減輕結(jié)構(gòu)自重,節(jié)約建筑材料資源與能源的最有效技術(shù)途徑之一,也是混凝土材料科學基礎(chǔ)理論研究與應用技術(shù)開發(fā)的主要目標。
論文依托國家自然科學基金項目“高強輕集料混凝土的脆性特征及其增韌技術(shù)(編號:50272045)”,運用細觀力學原理與分析方法,對輕集料混凝土的斷裂力學行為進行了數(shù)值模擬分析與試
2、驗驗證,探明了輕集料混凝土中的脆性機理。在此基礎(chǔ)上,提出輕質(zhì)高強混凝土韌化設計方法,系統(tǒng)研究了高韌性輕質(zhì)高強混凝土的配比優(yōu)化設計方法,掌握了高韌性輕質(zhì)高強混凝土的配比關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)及其系統(tǒng)增韌技術(shù),并將研究成果成功應用于實際工程。
論文開展的主要工作和取得的重要成果有:
依據(jù)輕集料混凝土組成與結(jié)構(gòu)特點,利用蒙特卡羅方法研究提出了輕集料混凝土隨機集料分布物理模型,結(jié)合輕集料的幾何形態(tài)和級配分析計算,構(gòu)建出可供有限
3、元計算與分析的輕集料混凝土數(shù)值模型,確定了混凝土細觀單元體尺度與斷裂性質(zhì)的關(guān)系以及有限元單元體網(wǎng)格劃分方法,分析設定了各種應力作用條件下的材料破壞準則,探討了輕集料-水泥石界面層性能對混凝土斷裂力學行為的影響,提出了輕集料混凝土斷裂行為的細觀非線性有限元分析方法,構(gòu)建出輕集料混凝土斷裂行為數(shù)值模擬分析模型。
利用細觀非線性有限元模型實現(xiàn)了輕集料混凝土的準靜態(tài)斷裂過程數(shù)值模擬,分別對單軸拉伸、單軸壓縮、三點彎曲應力作用下輕集
4、料混凝土的斷裂行為進行了細觀力學分析,得到了不同應力作用下輕集料混凝土的應力-應變曲線,獲得了不同加載時刻輕集料混凝土內(nèi)部應力分布狀態(tài),探明了輕集料混凝土中裂縫產(chǎn)生、擴展規(guī)律,并實時原位觀測了輕集料混凝土從加載開始到最終破壞全過程的裂紋擴展和變形狀態(tài),探明了輕集料混凝土的脆性斷裂破壞機理。
基于輕集料混凝土脆性斷裂行為的細觀力學分析結(jié)果,提出了輕集料混凝土裂縫擴展路徑曲化、界面韌化的輕質(zhì)高強混凝土增韌設計原理、方法,提出了
5、利用高強高韌性顆粒物質(zhì)取代輕集料制備高韌性輕質(zhì)高強混凝土的技術(shù)方法,系統(tǒng)研究了普通集料取代率、普通集料級配設計對混凝土力學性能、密度與韌性指數(shù)的影響,確定了最佳的材料制備參數(shù),實驗表明在普通集料取代輕集料30%以上的情況下,輕質(zhì)混凝土的延性指數(shù)可提高40%以上,大大改善了輕質(zhì)高強和混凝土的脆性。開發(fā)了輕集料聚合物浸漬與界面增韌劑復合增韌輕集料-水泥石界面改性技術(shù),顯著改善了輕集料混凝土的脆性。
探討了水膠比、輕集料的體積率
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