靜荷載和冰凍耦合因素作用下水泥基材料的劣化研究.pdf

1、為避免大量的重復性實驗，或實現實驗室條件無法達到的極端環(huán)境下材料性能研究，代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗室實驗的“計算機模擬實驗”已成為土木工程材料研究領域重要的研究手段之一。本文采用計算機模擬技術，以水泥基復合材料的微觀結構演變?yōu)橹骶€，根據微觀結構與性能的關系、力學和環(huán)境因素作用引起的微觀結構劣化的關系，建立了靜荷載和冰凍因素單獨及耦合作用下水泥基復合材料的微觀結構劣化模型，并分別研究了劣化后的水泥漿體的力學性能和擴散性能。
　　針對以水泥水化和

2、微觀結構的形成模型HYMOSTRUC3D模擬得到水泥漿體的虛擬結構，提出了計算其孔徑分布的算法，并通過與壓汞試驗和背散射電子圖像分析得到的數據相比較驗證了該算法的可靠性。
　　在力學方面，分別介紹了基于顆粒結構和基于像素結構的三維格構網絡的建立方法與斷裂分析過程，展示了采用三維格構斷裂模型預測水泥漿體抗拉強度、彈性模量、損傷參數等的方法。
　　在傳輸性能方面，本文提出了采用隨機行走算法將宏觀離子擴散行為和微觀粒子的布朗運動相

3、關聯(lián)的預測無損水泥漿體擴散系數的統(tǒng)計方法，和通過將水化水泥漿體中的各相轉變?yōu)榫哂袛U散能力的格構傳輸單元，建立了可以預測帶微裂縫的水泥漿體擴散系數的三維格構傳輸模型，并通過與文獻數據比較驗證了這兩個方法的可靠性。
　　冰凍作用是導致嚴寒地區(qū)土木工程材料耐久性降低和服役壽命縮短的重要因素之一。根據不同冰凍條件下造成水泥基復合材料破壞的靜水壓理論和冰的結晶壓理論，分別建立了考慮由水的相變體積膨脹和冰的結晶壓力作為破壞應力來源的飽水水泥漿

4、體的微觀結構損傷模型。并采用環(huán)境掃描電鏡和X射線斷層掃描儀作為試驗手段研究了飽水水泥凈漿經歷若干凍融循環(huán)后的微觀結構演變，間接驗證了所提出的飽水水泥漿體冰凍損傷模型的可靠性。
　　力學和環(huán)境因素的耦合作用會加劇水泥基復合材料微觀結構的劣化致使其服役性能降低。以飽水水泥漿體的微觀結構為主線，建立了預測外荷載和冰凍耦合因素作用下飽水水泥漿體的微觀結構劣化模型。然后，根據劣化后的微觀結構和預測材料力學性能和擴散性能的計算模型，分別研究了