专利名称：一种普通水泥净浆早龄期热膨胀系数多尺度预测方法
技术领域：
本发明涉及一种普通水泥净浆早龄期热膨胀系数多尺度预测方法，属于水泥基材料技术领域。
背景技术：
水泥基材料早龄期的热变形是其早期开裂的重要影响因素之一，其中其热膨胀系数是热变形的决定因素之一。研究水泥净浆的热膨胀系数取值，是研究水泥基材料热膨胀系数的基础。但传统的测定水泥净浆早龄期热膨胀系数的方法，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，给出的热膨胀系数离散性较大，甚至互相矛盾。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，而且其组成结构在水化过程发生较大变化。多尺度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。目前对于水泥净浆热膨胀系数的研究多集中于试验研究，停留在宏观表象的层次上，得出的结论只在有限的范围内有意义，大大限制了其工程应用范围。

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，提供一种普通水泥净浆早龄期热膨胀系数多尺度 预测方法，可以根据组成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确定水泥净浆早龄期热膨胀系数，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参数。本发明具体采用以下技术方案:一种普通水泥净浆早龄期热膨胀系数多尺度预测方法，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，按照以下公式计算早龄期t时刻的水泥净浆各尺度的热膨胀系数:aH) = ^om(/)/K^m (/),式中为当前尺度的热膨胀系数，和分别为该尺度的温度应力系数和体积模量，按照下述公式计算:
权利要求
1.一种普通水泥净浆早龄期热膨胀系数多尺度预测方法，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，按照以下公式计算早龄期t时刻的水泥净浆各尺度的热膨胀系数:
2.按权利要求1所述普通水泥净浆早龄期热膨胀系数多尺度预测方法，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、铝酸盐；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.按权利要求2所述普通水泥净浆早龄期热膨胀系数多尺度预测方法，其特征在于，在采用向上逐步均匀化方法计算早龄期t时刻的水泥净浆各尺度的热膨胀系数时，使用Self-Consistent法,各尺度参考介质为其本身。
4.按权利要求2所述普通水泥净浆早龄期热膨胀系数多尺度预测方法，其特征在于，在采用向上逐步均匀化方法计算早龄期t时刻的水泥净浆各尺度的热膨胀系数时，使用Mor1-Tanaka法，尺度1、I1、II1、IV的自参考介质分别为低密度水化硅酸钙、水化硅酸钙、水化产物、水泥浆体固相。
5.按权利要求1所述普通水泥净浆早龄期热膨胀系数多尺度预测方法，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Jen nings-Tennis模型计算得出，或者由CEMHYD3D模型计算得出。
全文摘要
本发明公开了一种普通水泥净浆早龄期热膨胀系数多尺度预测方法。该方法包括步骤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热膨胀系数；步骤D、对各早龄期时刻重复步骤C，得到普通水泥净浆在各龄期时刻的热膨胀系数。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热膨胀系数多尺度预测模型，考虑的影响因素全面合理，构建的模型具有实际物理意义参数。
文档编号G01N25/16GK103091352SQ20131003124
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, 曹秀丽, 张风臣, 黄冬辉, 王潘绣, 陈育志, 骆勇军, 唐易民 申请人:河海大学