初始缺陷对混凝土力学性能影响研究

发布时间：2017-04-14 06:14

  本文关键词：初始缺陷对混凝土力学性能影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在细观层次上,可将混凝土视为一种由骨料、砂浆、界面层等组成的多相非均质复合材料,且在混凝土构件承受载荷前,其内部就由于浇筑工艺、养护条件等因素存在一定量初始缺陷。本文将细观力学理论与物理试验相结合,以细观力学为基础建立混凝土力学参数预测模型,以EPS颗粒模拟混凝土中的缺陷,通过不同强度等级、不同孔隙率下的混凝土强度与弹性模量试验,探讨了缺陷增量对混凝土力学性能的影响。在验证理论模型有效性基础上,进一步分析混凝土结构细观参数对其力学性能的影响。论文工作及结论主要有以下方面:(1)建立混凝土力学参数理论预测模型。以细观夹杂理论为基础,将混凝土看作为由骨料、砂浆、界面层、初始缺陷组成的四相复合材料,采用两步等效法建立预测混凝土弹性模量模型。该模型考虑了骨料级配对混凝土弹性模量的直接作用,并区分了砂浆孔隙与界面孔隙。对于混凝土有效强度的预测,则采用以理想无孔隙混凝土为基质,缺陷增量为夹杂组成的二相模型。(2)进行含缺陷混凝土力学性能试验。以EPS颗粒模拟初始缺陷,分别对C15、C20、C30三种强度等级混凝土,在缺陷增量依次为0、1%、3%、5%条件下,开展了混凝土强度和弹性模量试验。研究表明,混凝土力学参数均随着孔隙率增大而减少。当孔隙率增量一定时,混凝土抗压强度折减率最大。随着混凝土强度等级提高,弹性模量折减率受混凝土强度等级影响最为显著,而劈拉强度折减率基本不受影响。(3)基于物理试验验证了本文建立的混凝土力学参数预测模型具有较好精度,探讨了骨料级配、界面层细观参数等对混凝土弹性模量的影响。研究表明,骨料级配对混凝土弹性模量影响较大。界面孔隙率越大,混凝土弹性模量随总孔隙率增大而减小的程度越大,而有效泊松基本不受影响。总孔隙率一定时,相比于砂浆孔隙率,界面孔隙率对混凝土弹性模量影响更显著。
【关键词】：混凝土 细观力学 初始缺陷 力学性能 孔隙率
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 本文的研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究进展及成果综述11-17
• 1.2.1 混凝土缺陷及产生的原因11-12
• 1.2.2 细观数值模拟研究现状12-14
• 1.2.3 细观力学理论研究现状14-16
• 1.2.4 物理试验研究现状16-17
• 1.3 本文研究的主要内容17-19
• 第二章 复合材料细观力学基础理论19-27
• 2.1 混凝土的微结构19-20
• 2.2 细观力学均匀化方法20-26
• 2.2.1 等效夹杂理论21-22
• 2.2.2 常用理论预测模型22-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 含初始缺陷的混凝土力学参数理论模型27-35
• 3.1 混凝土弹性模量预测模型构建思路27-28
• 3.2 混凝土弹性模量预测模型构建过程28-32
• 3.2.1 体积分数28
• 3.2.2 等效砂浆与等效界面层28-30
• 3.2.3 骨料级配模型30-31
• 3.2.4 有效弹性模量与泊松比31-32
• 3.3 混凝土有效强度细观预测模型32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 含缺陷混凝土力学性能影响试验35-46
• 4.1 试验目的35
• 4.2 预制孔隙35-36
• 4.3 原材料与配合比36-38
• 4.3.1 原材料36-38
• 4.3.2 混凝土配合比设计38
• 4.4 试验方法及过程38-39
• 4.5 试验结果及分析39-44
• 4.5.1 EPS颗粒分布39
• 4.5.2 混凝土力学参数与孔隙率拟合关系39-43
• 4.5.3 力学参数折减率分析43-44
• 4.6 本章小结44-46
• 第五章 基于物理实验分析混凝土细观力学预测模型46-55
• 5.1 细观力学模型验证46-48
• 5.1.1 细观参数取值46-47
• 5.1.2 混凝土弹性模量模型验证47-48
• 5.1.3 混凝土有效强度模型验证48
• 5.2 单夹杂模型与多夹杂模型比较分析48-50
• 5.3 细观参数影响分析50-53
• 5.3.1 骨料间相互作用50-52
• 5.3.2 界面孔隙率52
• 5.3.3 界面弹性模量52-53
• 5.3.4 混凝土内总孔隙率53
• 5.4 本章小结53-55
• 第六章 结论与展望55-57
• 6.1 全文总结55
• 6.2 展望55-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 作者简介62

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