专利名称：硬化普通水泥净浆弹性模量多尺度预测方法
技术领域：
本发明涉及硬化普通水泥净浆弹性模量多尺度预测方法，属于水泥基材料技术领域。
背景技术：
弹性模量是硬化水泥基材料的基本力学性能，是进行结构设计的最重要的参数之一。国内外研究者对水泥基材料宏观性能进行了大量的试验研究，试图阐明水泥基材料配合比、水泥用量、骨料等与宏观性能的定量关系。但不论是传统的通过荷载变形关系还是通过超声波等无损检测等测得的水泥基材料弹性模量的方法，耗时耗力且产生废弃物，同时由于原材料、配合比、环境条件、测试设备及测试方法以及试验人员操作技术等原因，给出的弹性参数离散性较大。复合材料的总体性能取决于组成材料的性能、几何形态以及拓扑结构。硬化普通水泥净浆是相当复杂的非均匀多孔介质材料，其组成物质繁多，固、液、气三相共存，并且无序分布，这些物质分布的尺度范围广，从纳米到微米、毫米都有分布。多尺度模拟方法可以考虑不同尺度上的组成材料特征，实现从微观-细观-宏观的材料性能模拟，建立材料组成成分性能、微观结构与宏观性能之间的关系，并从根本上解释材料宏观性能的变化机理，这对于促进材料研究具有重大意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种硬化普通水泥净浆弹性模量的多尺度模型预测方法，可以根据原材料组分和水化产物的本质属性，基于水泥净浆微观结构，采用多尺度和均匀化 方法确定硬化水泥净浆弹性模量，从而为水泥基材料力学、变形性能研究、数值仿真分析以及结构设计提供准确的弹性模量参数。本发明具体采用以下 技术方案:硬化普通水泥净浆弹性模量多尺度模型预测方法，包括以下步骤:步骤A、将硬化普通水泥净浆按照微观结构组成划分为不同尺度，不同尺度包含不同典型物相；步骤B、获取硬化普通水泥净浆不同尺度中各个物相的体积百分含量；步骤C、从最小尺度开始，采用向上逐步均匀化方法，按照以下公式依次计算硬化普通水泥净浆各尺度的弹性模量:
权利要求
1.硬化普通水泥净浆弹性模量多尺度预测方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤A、将硬化普通水泥净浆按照微观结构组成划分为不同尺度，不同尺度包含不同典型物相； 步骤B、获取硬化普通水泥净浆不同尺度中各个物相的体积百分含量； 步骤C、从最小尺度开始，采用向上逐步均匀化方法，按照以下公式依次计算硬化普通水泥净浆各尺度的弹性模量:
2.如权利要求1所述硬化普通水泥净浆弹性模量多尺度预测方法，其特征在于，步骤A中具体采用以下尺度划分方法: 共划分为4个尺度，从小到大依次为:尺度1、尺度I1、尺度II1、尺度IV ;尺度I包括低密度水化硅酸钙和高密度水化硅酸钙；尺度II包括尺度I均匀化后的水化硅酸钙，以及氢氧化钙、钙矾石、水榴石等水化产物；尺度III包括尺度II均匀化后的水化产物，以及未水化水泥颗粒；尺度IV包括尺度III均匀化后的水泥浆体固相，以及毛细孔水和毛细孔空隙。
3.如权利要求2所述硬化普通水泥净浆弹性模量多尺度预测方法，其特征在于，在采用向上逐步均勻化方法计算各尺度的弹性模量时，采用Self-Consistent法,各尺度的参考介质为其本身。
4.如权利要求2所述硬化普通水泥净浆弹性模量多尺度预测方法，其特征在于，在采用向上逐步均勻化方法计算各尺度的弹性模量时,采用Mor1-Tanaka法,尺度1、尺度I1、尺度II1、尺度IV的参考介质分别为低密度水化硅酸钙、水化硅酸钙、水化产物、水化产物固相。
5.如权利要求1所述硬化普通水泥净浆弹性模量多尺度预测方法，其特征在于，所述各龄期时刻不同尺度中各个物相的体积百分含量由试验得到，或者由Powers模型计算得出，或者由Jennings- Tennis模型计算得出，或者由CEMHYD3D模型计算得出。
全文摘要
本发明公开了一种硬化普通水泥净浆弹性模量多尺度预测方法。本发明方法包括步骤A.将硬化普通水泥净浆按照微观结构组成划分为不同尺度，不同尺度包含不同典型物相；步骤B.获取硬化普通水泥净浆不同尺度中各个物相的体积百分含量；步骤C.从最小尺度开始，采用向上逐步均匀化方法，依次计算硬化普通水泥净浆各尺度的弹性模量，最大尺度的弹性模量即为硬化普通水泥净浆的弹性模量。本发明根据水泥、水化产物本质属性及水泥净浆微观结构形成和发展规律，建立了硬化普通水泥净浆弹性模量多尺度预测模型，从而将水泥净浆微观结构和宏观性能建立联系，从本质上解决了水泥基材料宏观性能影响因素多、试验数据离散大的问题。
文档编号G01N33/38GK103105484SQ201310030899
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者赵海涛, 吴胜兴, 黄冬辉, 陈育志, 王潘绣, 祁潇, 骆勇军, 唐易民, 朱晓琳 申请人:河海大学