基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法技术

本发明专利技术属于土木工程领域，具体地，涉及一种基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法。基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法，步骤如下：(1)混凝土组构成分及比例鉴定；(2)各单成分试样制备；(3)各单成分试样分别进行蠕变试验；(4)建立各单成分试样的蠕变模型；(5)反演获得单成分试样的蠕变参数；(6)混凝土试样按成分比例的随机几何建模；(7)混凝土试样的蠕变性质计算预测。本发明专利技术可以模拟实际混凝土工程的实际成分组成情况，不仅限于实验室尺度；应用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土木工程领域，具体地，涉及一种基于细观组构模拟的混凝土蠕变性 质预测方法。
技术介绍
混凝土蠕变也称徐变，是指在持续荷载作用下，混凝土结构的变形将随时间不 断增加的现象。蠕变可以引起预应力混凝土结构的预应力损失；在大跨度梁中，蠕变还增加 了梁的挠度，这些都是蠕变对结构有害的影响。另一方面，在大体积混凝土结构中，蠕变能 降低温度应力，减少收缩裂缝；在结构应力集中区和因基础不均匀沉陷引起局部应力的结 构中，蠕变能削减结构的应力峰值，这些又会对结构产生有益的影响。因此，混凝土的蠕变 问题对实际工程十分重要。 目前国内外对于混凝土蠕变性质的研究是一个难点，大多是基于实验室的小试块 蠕变试验，尺寸一般在50cm以下。由于尺寸效应的影响，实验室小试块蠕变试验的试验结 果很难应用于实际工程中。 为此，本专利技术提供一种。该发法先 通过试验得到每种组构成分的蠕变性质,再根据岩石中各种成分组成的比例，通过数值模 拟方法计算得到混凝土整体蠕变力学性质，有望在混凝土工程蠕变预测方面取得较好地结 果。 目前国内相关混凝土蠕变性质研究方法的研究现状如下： 1、《粉煤灰掺量和水胶比对高性能混凝土徐变性能的影响及其机理》一文研究了 粉煤灰掺量和水胶比对混凝土蠕变性能的影响（参见《土木工程学报》2009年第12期，作 者：赵庆新），该方法主要考虑了粉煤灰掺量和水灰比对蠕变的影响，未考虑混凝土组构成 分比例的影响，也未考虑粗细骨料的空间分布情况； 2、《混凝土双轴压缩徐变实验初步研究》一文介绍了混凝土双轴压缩蠕变的实验 曲线·（参见《清华大学学报（自然科学版）》2001年第11期，作者：高虎，等），该方法的 试件尺寸为100_x 100_x 300mm，但局限于只能反映实验室小试块的蠕变性质，不能推广 到更多工况； 3、《混凝土三轴蠕变统计损伤模型研究》一文，采用SAM-2000微机控制电液伺服材 料三轴试验机对混凝土进行了三轴压缩试验和三轴蠕变试验。（参见《工程力学》2013年 第10期，作者：傅强，等），该文的试件为Φ 50X 100mm圆柱形试件，通过引入损伤变量建立 了混凝土三轴蠕变统计损伤模型，但没有考虑混凝土组构成分比例的影响。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预 测方法。 为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案： [con] ，步骤如下： ⑴、混凝土组构成分及比例鉴定 (2)、各单成分试样制备 (3)、各单成分试样分别进行蠕变试验 (4)、建立各单成分试样的蠕变模型 (5)、反演获得单成分试样的蠕变参数 (6)、混凝土试样按成分比例的随机几何建模 (7)、混凝土试样的蠕变性质计算预测。 相对于现有技术，本专利技术具有如下有益效果： 1、以单成分试样的蠕变性质及组构成分比例为基础，计算获得混凝土试样的蠕变 性质，可以模拟实际混凝土工程的实际成分组成情况，不仅限于实验室尺度； 2、该专利技术方法可广泛应用于土木、水电、交通、能源等领域的混凝土力学性能研 究，应用范围广泛。 【附图说明】 图1为流程示意图； 图2为蠕变曲线性质示意图； 图3为Burgers模型示意图； 图4为西原模型示意图； 图5为混凝土方型试样的网格单元随机分布示意图。 【具体实施方式】 t〇〇27] 如图1所示，，步骤如下： 1、混凝土组构成分及比例鉴定，具体方法如下： 查明混凝土的组构成分及体积配合比，作为几何网格建模的比例依据； 比如：某混凝土试样体积配合比为：水泥：粉煤灰：砂：石=〇. 2:0. 1 :〇. 2:0. 5 ; 再比如：某混凝土试样体积配合比为：水泥砂浆：粗骨料=0. 5:0. 5 ; 2、各单成分试样制备，具体方法如下： 采集各单成分试样分别加工成直径与高度之比为1 :2的圆柱形试样，要求圆柱 形试样两端面的不平整度偏差为±0. 05毫米，以消除试样离散性的影响；也可以制备成 150mmX 150mmX 150mra的方型试样或更大尺寸的试样； 3、各单成分试样分别进行蠕变试验，具体方法如下： 采用三轴流变仪进行单轴或多轴的蠕变试验；围压和轴向压力施加水平可根据实 际混凝土的瞬时力学实验结果进行调整，一般地，围压。3可取0?3〇MPa,轴向应力σ i可 取试样瞬时抗压强度的60%?90% ; 例如：制作一个直径50mm高度100mm的试样，安置在流变仪中进行试验，先施加围 压σ 3 = 5MPa，然后施加轴向应力σ i并保持恒定，持续加载3?I5天，观测并记录轴向应 变ε i和横向应变ε 3，观测ε i?t关系曲线和试样破裂情况； 4、建立各单成分试样的蠕变模型，具体方法如下： 根据单成分试样的蠕变试验曲线（见图2)，分析蠕变特征，建立相应的蠕变力学 模型； 如果蠕变曲线表现出瞬时弹性变形和衰减蠕变变形，即蠕变速率随时间增长逐渐 减小到0,可以选用广义Kelvin模型，见图3 ;如果蠕变曲线表现出瞬时弹性变形、衰减蠕变 变形和等速蠕变变形，即蠕变速率随时间增长逐渐稳定于一个常数值，可以选用西原模型， 见图4 ; 广义Kelvin模型的蠕变方程为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法，其特征在于，步骤如下：(1)、混凝土组构成分及比例鉴定(2)、各单成分试样制备(3)、各单成分试样分别进行蠕变试验(4)、建立各单成分试样的蠕变模型(5)、反演获得单成分试样的蠕变参数(6)、混凝土试样按成分比例的随机几何建模(7)、混凝土试样的蠕变性质计算预测。

【技术特征摘要】
1. 一种基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法，其特征在于，步骤如下： (1) 、混凝土组构成分及比例鉴定 (2) 、各单成分试样制备 (3) 、各单成分试样分别进行蠕变试验 (4) 、建立各单成分试样的蠕变模型 (5) 、反演获得单成分试样的蠕变参数 (6) 、混凝土试样按成分比例的随机几何建模 (7) 、混凝土试样的蠕变性质计算预测。2. 根据权利要求1所述的基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法，其特征在 于，混凝土组构成分及比例鉴定，具体方法如下：查明混凝土的组构成分及体积配合比，作 为几何网格建模的比例依据；3. 根据权利要求1所述的基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法，其特征在 于，各单成分试样制备，具体方法如下：采集各单成分试样分别加工成直径与高度之比为 1 :2的圆柱形试样，要求圆柱形试样两端面的不平整度偏差为±0. 05毫米，以消除试样离 散性的影响；也可以制备成150mmX150mmX 150mm的方型试样或更大尺寸的试样；4. 根据权利要求1所述的基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法，其特征在 于，各单成分试样分别进行蠕变试验，具体方法如下：采用三轴流变仪进行单轴或多轴的蠕 变试验；围压和轴向压力施加水平可根据实际混凝土的瞬时力学实验结果进行调整，一般 地，围压σ 3可取〇?30MPa，轴向应力可取试样瞬时抗压强度的60%?90% ;5. 根据权利要求1所述的基于细观组构模拟的混凝土蠕变性质预测方法，其特征在 于，建立各单成分试样的蠕变模型，具体方法如下：根据单成分试样...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文东，程旭东，李春宝，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37