混凝土微观力学性能表征及冻融循环影响
本文选题:纳米压痕 + 扫描电镜 ; 参考:《上海交通大学》2015年硕士论文
【摘要】:由于全球气候恶化,各种工程结构在极端天气下的耐久性逐渐成为关注的焦点,其中大部分大型工程结构是由混凝土构成的,因此研究混凝土的耐久性,特别是冻融循环下的耐久性就具有重要的现实意义。混凝土作为一种多相复合材料,其微观力学性能决定了宏观的耐久性。本文从实验力学的角度对混凝土的微观力学性能进行研究,具有重要的现实和科学指导意义。首先,本文利用先进的表征手段——纳米压痕表征了混凝土材料各组分的微观力学性能,主要包括压痕模量、硬度和蠕变率三个物理参量。由于混凝土的复杂性,研究采用了统计学的方法来分析、处理试验数据。研究结果发现,混凝土浆体和骨料在压痕模量和硬度方面差别很大,这种差别为定量确定界面过渡区提供了依据。压痕模量和硬度的相关系数为0.75,并且都不满足正态分布,因此,在研究冻融循环影响时,需要采用非参数统计方法,并且着重研究一个物理参量随冻融变化情况就可以了。接触蠕变的研究揭示了混凝土的蠕变行为主要来自于浆体。混凝土基本微观力学性能的研究为研究冻融循环奠定了基础。用扫描电镜和纳米压痕对不同冻融循环的混凝土样品进行研究时,采用了概率核密度估计的方法。结果显示,混凝土受冻融循环影响下的力学行为也具有多尺度性。500nm尺度下,浆体继续水化导致高密度水凝胶进一步形成;10um尺度下,微裂纹进一步扩展导致宏观断裂能量降低。从混凝土的多尺度力学行为研究可以得出如下结论,多尺度材料的力学行为具有多尺度性,需要从不同的尺度来进行研究。本研究利用纳米压痕深入探究了混凝土的微观性能以及冻融循环导致的材料性能的变化。
[Abstract]:Due to the deterioration of global climate, the durability of various engineering structures in extreme weather has gradually become the focus of attention, most of which are composed of concrete, so the durability of concrete is studied. Especially the durability of freeze-thaw cycle has important practical significance. As a kind of multiphase composite material, the microscopic mechanical properties of concrete determine the macroscopic durability. In this paper, the microscopic mechanical properties of concrete are studied from the point of view of experimental mechanics, which has important practical and scientific guiding significance. Firstly, the micromechanical properties of each component of concrete are characterized by nano-indentation, which includes three physical parameters: indentation modulus, hardness and creep rate. Because of the complexity of concrete, the statistical method is used to analyze and process the test data. The results show that there are great differences in indentation modulus and hardness between concrete paste and aggregate, which provides a basis for quantitative determination of interfacial transition zone. The correlation coefficient of indentation modulus and hardness is 0.75, and neither of them satisfies the normal distribution. Therefore, in studying the effect of freeze-thaw cycle, it is necessary to adopt a non-parametric statistical method, and focus on the study of a physical parameter changing with freezing and thawing. The study of contact creep reveals that the creep behavior of concrete mainly comes from slurry. The study of the basic micromechanical properties of concrete lays a foundation for the study of freeze-thaw cycle. The probabilistic kernel density estimation method is used in the study of concrete samples with different freeze-thaw cycles by SEM and nano-indentation. The results show that the mechanical behavior of concrete under the influence of freeze-thaw cycle also has the multi-scale of .500nm, and the further hydration of the slurry leads to the formation of high density hydrogel at the scale of 10um, and the further propagation of microcracks leads to the decrease of macroscopic fracture energy. The following conclusions can be drawn from the study of multi-scale mechanical behavior of concrete: the mechanical behavior of multi-scale materials is multi-scale, which needs to be studied from different scales. In this study, nano-indentation was used to investigate the microcosmic properties of concrete and the changes of material properties caused by freeze-thaw cycles.
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU528
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 闻荻江;冻融循环条件对手糊聚酯玻璃钢的界面破坏作用[J];玻璃钢/复合材料;1987年01期
2 姚家伟;覃丽坤;宋玉普;;三轴压的普通混凝土在冻融循环后的力学性能[J];混凝土;2011年03期
3 叶其业;杜乃红;米胜东;;冻融循环后混凝土抗氯离子渗透性能试验研究[J];中国港湾建设;2012年05期
4 张慧梅;杨更社;;岩石冻融循环及抗拉特性试验研究[J];西安科技大学学报;2012年06期
5 魏强;谢剑;吴洪海;;超低温冻融循环对混凝土材料性能的影响[J];工程力学;2013年S1期
6 慕儒;田稳苓;周明杰;;冻融循环条件下混凝土中的水分迁移(英文)[J];硅酸盐学报;2010年09期
7 周科平;李杰林;许玉娟;张亚民;杨培强;陈路平;;冻融循环条件下岩石核磁共振特性的试验研究[J];岩石力学与工程学报;2012年04期
8 苏伟;唐绍辉;唐海燕;牛小明;;冻融循环条件下花岗斑岩物理性质的试验研究[J];矿业研究与开发;2012年02期
9 覃丽坤,宋玉普,陈浩然,王列东,张众,于长江;双轴拉压混凝土在冻融循环后的力学性能及破坏准则[J];岩石力学与工程学报;2005年10期
10 苏谦;唐第甲;刘深;;青藏斜坡黏土冻融循环物理力学性质试验[J];岩石力学与工程学报;2008年S1期
相关会议论文 前10条
1 魏强;谢剑;吴洪海;;超低温冻融循环对混凝土材料性能的影响[A];第21届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2012年
2 覃丽坤;宋玉普;陈浩然;张众;于长江;;冻融循环对混凝土力学性能的影响[A];东北岩石力学与工程分会学术讨论会论文集[C];2005年
3 谢友均;许辉;龙广成;;混凝土在不同溶液中的抗冻融循环性能研究[A];全国高强与高性能混凝土及其应用专题研讨会论文集[C];2005年
4 杨更社;张全胜;任建喜;蒲毅彬;;冻融循环条件下砂岩细观损伤特性研究[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
5 王立成;刘汉勇;;冻融循环后轻骨料混凝土双轴压压状态下的强度和变形性能研究[A];第14届全国结构工程学术会议论文集(第二册)[C];2005年
6 杨全兵;;冻融循环条件下NaCl浓度对混凝土内部饱水度的影响[A];中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品分会七届二次理事会议暨学术交流会论文集[C];2007年
7 施嘉伟;朱虹;吴智深;吴刚;;冻融循环与荷载耦合作用下FRP-混凝土粘结界面性能的试验研究[A];第五届全国FRP学术交流会论文集[C];2007年
8 李燕;申向东;;不同纤维掺量轻骨料混凝土冻融循环后力学性能及损伤量的研究[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2008年
9 宣金琦;赵立群;陈宁;;干湿循环和冻融循环对预拌抹灰砂浆力学性能的影响[A];第五届全国商品砂浆学术交流会论文集(5th NCCM)[C];2013年
10 王立成;;不同特性混凝土冻融循环后双轴压压统一强度准则[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
相关博士学位论文 前8条
1 覃丽坤;高温及冻融循环后混凝土多轴强度和变形试验研究[D];大连理工大学;2003年
2 张众;冻融及高温后混凝土多轴力学特性试验研究[D];大连理工大学;2007年
3 慕儒;冻融循环与外部弯曲应力、盐溶液复合作用下混凝土的耐久性与寿命预测[D];东南大学;2000年
4 商怀帅;引气混凝土冻融循环后多轴强度的试验研究[D];大连理工大学;2006年
5 王阵地;基于无损监测的钢筋混凝土劣化过程和机理研究[D];中国建筑材料科学研究总院;2012年
6 陈妤;冻融循环与氯盐侵蚀耦合作用下预应力混凝土构件劣化性能研究[D];江苏大学;2011年
7 周春生;寒旱区GCL防渗性能研究及相关机理分析[D];内蒙古农业大学;2011年
8 魏海斌;冻融循环对粉煤灰土动力特性影响的理论与试验研究[D];吉林大学;2007年
相关硕士学位论文 前10条
1 周宇翔;西藏高海拔地区冻岩冻融循环过程中劣化规律研究[D];西南交通大学;2015年
2 于康康;碱液加固黄土体的工程性能研究[D];西安建筑科技大学;2015年
3 邢凯;冻融循环下混凝土力学性能试验及损伤演化研究[D];长安大学;2015年
4 张雷;德令哈盐沼泽区桥梁墩台混凝土损伤试验研究[D];长安大学;2015年
5 王健;抗冻再生混凝土柱偏心受压性能试验研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 史宏飞;带缝PVA-ECC抗(盐)冻性及(盐)冻融循环后断裂特性研究[D];河北工业大学;2015年
7 朵润民;冻融循环和温热环境下CFRP-高强混凝土粘贴界面耐久性研究[D];大连理工大学;2015年
8 马宝成;碳化对水泥混凝土抗冻耐久性的影响研究[D];北京工业大学;2015年
9 杨永浩;冻融循环作用下尾矿力学特性的试验研究[D];重庆大学;2014年
10 李冰;温、湿度波动对生鲜鸡肉品质的影响[D];河南农业大学;2015年
,本文编号:2005032
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/2005032.html