专利名称：基于多尺度模型的普通水泥净浆早龄期泊松比预测方法
技术领域：
本发明涉及一种普通水泥净浆泊松比预测方法，尤其涉及一种基于多尺度模型的普通水泥净浆早龄期泊松比预测方法，属于水泥基材料技术领域。
背景技术：
混凝土结构的早期开裂所涉及的问题综合而复杂，涵盖了水泥基材料早期热学、力学及变形性能的方方面面。国内外研究者对水泥基材料早期宏观性能进行了大量的试验研究，试图阐明混凝土早期开裂机理、早期性能变化规律和技术参数取值问题。其中水泥基材料早龄期泊松比随龄期的发展变化过程是研究人员关心的热点问题之一，也是进行温控防裂措施制定必须的重要参数。在缺少试验资料情况下，一般把水泥基材料泊松比取为定值，但在早期水泥基材料从塑性状态到硬化状态转变，泊松比随龄期变化较大，取为定值显然不合适。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早龄期泊松比的方法，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。水泥净浆是相当复杂的非均匀复合材料，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，而且其组成结构在水化过程发生较大变化。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，提供一种基于多尺度模型的普通水泥净浆早龄期泊松比预测方法，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形成与演变过程，采用多尺度和均匀化方法获得泊松比随龄期发展变化的过程，从而为水泥基材料早期力学、变形性能研究及数值仿真分析提供准确的泊松比参数。本发明具体采用以下技术方案:基于多尺度模型的普通水泥净浆早龄期泊松比预测方法，包括以下步骤:步骤A、将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、获取各早龄期时刻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，按照以下公式计算龄期时刻t时的水泥净浆各尺度的泊松比:
权利要求
1.于多尺度模型的普通水泥净浆早龄期泊松比预测方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤A、将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、获取各早龄期时刻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，按照以下公式计算龄期时刻t时的水泥净浆各尺度的泊松比:
2.权利要求1所述基于多尺度模型的普通水泥净浆早龄期泊松比预测方法，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.权利要求2所述基于多尺度模型的普通水泥净浆早龄期泊松比预测方法，其特征在于，在计算尺度1、尺度I1、尺度III的泊松比时，采用Mor1-Tanaka法，参考介质物相分别为高密度水化硅酸钙、尺度I均匀化后的水化硅酸钙、尺度II均匀化后的水化产物；在计算尺度IV的泊松比时，采用Self-Consistent法，参考介质物相为尺度IV本身。
4.权利要求2所述基于多尺度模型的普通水泥净浆早龄期泊松比预测方法，其特征在于，尺度IV中均匀化后的水泥浆体固相的体积百分含量为有效固相体积百分含量，即连通成为固体骨架的固相的体积百分含量，不包含孤立固相。
5.权利要求1所述基于多尺度模型的普通水泥净浆早龄期泊松比预测方法，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Jennin gs-Tennis模型计算得出，或者由CEMHYD3D模型计算得出。
全文摘要
本发明公开了基于多尺度模型的普通水泥净浆早龄期泊松比预测方法。本发明方法包括步骤A、将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、获取各早龄期时刻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，计算早龄期时刻的水泥净浆各尺度的泊松比；步骤D、对各早龄期时刻重复步骤C，得到待测普通水泥净浆在各龄期时刻的泊松比。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，建立了普通水泥净浆早龄期泊松比多尺度预测模型，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G01N33/38GK103091479SQ201310031300
公开日2013年5月8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, 刘琳, 张风臣, 王潘绣, 陈育志, 曹秀丽, 骆勇军, 王溢, 祁潇, 徐东芝 申请人:河海大学