早龄期混凝土热力学性能的细观数值模拟

发布时间：2021-02-23 11:27

　　非荷载因素造成的早龄期混凝土开裂是影响钢筋混凝土结构耐久性的重要原因。混凝土中胶凝材料水化释放的热量会引起混凝土内部温度变化,在内外约束下产生温度应力,若其高于混凝土强度,便会导致混凝土开裂。因此,开展早龄期混凝土的温度场和强度场分布及其时变规律研究,是开展混凝土早期抗裂性能评估的重要依据。本文从细观层次出发,将混凝土看作由骨料、砂浆和二者界面过渡区组成的三相复合材料,提出了适用于热量传输分析的细观格构网络模型,假定仅有砂浆在水化过程中释放热量。基于该模型,开展了考虑“热-化学”耦合作用的早龄期混凝土温度场分布及时变规律的细观数值模拟,并分析了骨料预冷、预埋冷水管和散热边界类型对温度场分布的影响规律。在此基础上,开展了考虑温度、龄期影响的早龄期混凝土强度发展数值模拟研究,同时分析了温控措施、散热边界对强度场分布的影响规律。具体开展的工作及主要结论如下:（1）在细观层次上,提出了适用于混凝土内部热传输分析的细观格构网络模型,建立了考虑“热-化学”耦合作用的热传导控制方程,并采用伽略金加权余数法和Crank-Nicholson差分法进行了数值求解。基于细观格构网络模型,开展了关于早龄期混凝... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 早龄期混凝土温度场研究现状
        1.2.2 早龄期混凝土强度场研究现状
        1.2.3 多孔材料热量传递研究现状
    1.3 混凝土细观结构与分析方法
        1.3.1 细观结构
        1.3.2 细观数值模型
    1.4 本文的主要工作
        1.4.1 存在的问题
        1.4.2 研究目的和内容
2 细观格构网络模型与热力学理论
    2.1 引言
    2.2 细观格构网络模型
        2.2.1 随机骨料模型
        2.2.2 细观单元划分
        2.2.3 格构网络模型
        2.2.4 传输系数的确定
    2.3 温度场计算基本理论
        2.3.1 热传导控制方程
        2.3.2 水化反应速率
        2.3.3 等效龄期
        2.3.4 水化度
        2.3.5 水化度与等效龄期间的关系
        2.3.6 绝热温升
        2.3.7 热学性能参数
    2.4 本章小结
3 早龄期混凝土绝热温升的数值验证分析
    3.1 引言
    3.2 热传导的数值分析方法
        3.2.1 热传导控制方程
        3.2.2 数值求解
    3.3 早龄期混凝土的“热-化学”耦合
    3.4 模型验证
        3.4.1 绝热温升试验验证
        3.4.2 骨料含量影响分析
    3.5 本章小节
4 早龄期混凝土温度场分布的细观数值模拟
    4.1 引言
    4.2 边界条件验证
        4.2.1 第一类边界条件
        4.2.2 第三类边界条件
    4.3 温控措施影响分析
        4.3.1 骨料预冷分析
        4.3.2 预埋水管分析
    4.4 边界影响分析
        4.4.1 第三类边界影响分析
        4.4.2 第三类周期性散热边界影响分析
        4.4.3 第一类散热边界影响分析
    4.5 本章小结
5 早龄期混凝土强度场分布的细观数值模拟研究
    5.1 引言
    5.2 早龄期混凝土强度发展理论
    5.3 数值计算过程
    5.4 模型验证
    5.5 早龄期混凝土强度场模拟分析
        5.5.1 温控措施影响分析
        5.5.2 散热边界影响分析
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 本文结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]2017年我国混凝土市场运行回顾[J]. 姜莎莎.  商品混凝土. 2018(01)
[2]浅谈高性能混凝土的特性和应用范围[J]. 姚福林.  建材与装饰. 2017(18)
[3]考虑水化度对热学参数影响的早期混凝土温度场分析[J]. 崔溦,吴甲一,宋慧芳.  东南大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]荷载作用下饱和水泥浆体中氯离子扩散性能研究[J]. 金浏,杜修力,张仁波.  工程力学. 2015(06)
[5]混凝土导热系数的试验研究与预测模型[J]. 张伟平,童菲,邢益善,顾祥林.  建筑材料学报. 2015(02)
[6]温度历程对早龄期混凝土抗压强度的影响[J]. 王甲春,阎培渝.  西北农林科技大学学报(自然科学版). 2014(07)
[7]基于多物理场耦合的混凝土湿热变形数值模拟[J]. 陈德鹏.  东南大学学报(自然科学版). 2013(03)
[8]钢筋混凝土构件细观数值模拟分析[J]. 金浏,杜修力.  水利学报. 2012(10)
[9]基于水泥水化动力学和等效龄期法的混凝土温度开裂分析[J]. 田野,金贤玉,金南国.  水利学报. 2012(S1)
[10]低温养护下混凝土强度增长试验研究[J]. 张润潇,金毅勐,苏军安,黄达海.  混凝土. 2012(05)

博士论文
[1]早龄期混凝土水化进程及宏观与细微观性能相关性研究[D]. 陈军.浙江大学 2014
[2]细观混凝土分析模型与方法研究[D]. 金浏.北京工业大学 2014
[3]基于水化度的混凝土温度与应力研究[D]. 马跃峰.河海大学 2006

硕士论文
[1]基于微孔结构演化的早龄期混凝土热—湿—力耦合模型研究[D]. 杜明月.浙江大学 2015
[2]不同养生方式对水泥混凝土板早期温度场和强度发展的影响分析[D]. 权磊.哈尔滨工业大学 2011
[3]工程混凝土结构早期温度应力分析及二次开发的研究[D]. 苏敏.哈尔滨工业大学 2010
[4]非结构化网格上非稳态导热问题的求解与应用[D]. 商立英.南京理工大学 2006
[5]大体积混凝土水化反应温度场与应力场分析[D]. 许德胜.浙江大学 2005



本文编号：3047512