【摘要】：當(dāng)混凝土暴露于高溫環(huán)境中,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生損傷,導(dǎo)致水泥基材料的熱力學(xué)及物理性能發(fā)生變化,加劇結(jié)構(gòu)性能的退化。因此,為了更加準(zhǔn)確地評(píng)估混凝土溫度應(yīng)力產(chǎn)生的損傷,需要進(jìn)一步開(kāi)展高溫環(huán)境下混凝土內(nèi)部溫度分布規(guī)律研究。本文基于混凝土的細(xì)觀層次,考慮界面熱阻、飽和度、水灰比、孔隙率、骨料含量等因素的影響,建立了導(dǎo)熱系數(shù)預(yù)測(cè)模型;基于細(xì)觀格構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型,開(kāi)展了混凝土熱量傳遞的數(shù)值分析;在上述工作的基礎(chǔ)上,考慮混凝土內(nèi)部損傷與裂縫,開(kāi)展了高溫環(huán)境下開(kāi)裂混凝土熱量傳遞的數(shù)值模擬。具體開(kāi)展的工作及主要結(jié)論如下:(1)考慮材料組成的非均質(zhì)性,將混凝土視為由連續(xù)相水泥砂漿、分散相粗骨料以及二者薄弱界面過(guò)渡區(qū)組成的三相復(fù)合材料,并基于復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)模型,建立了混凝土及其組成單元(水泥砂漿和界面單元)導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算模型;在此基礎(chǔ)上,對(duì)比分析了水灰比、粗骨料體積分?jǐn)?shù)、砂率、飽和度和界面熱阻等因素對(duì)混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)果表明:混凝土導(dǎo)熱系數(shù)隨飽和度、粗骨料體積分?jǐn)?shù)的增加而增大,隨水灰比的增大而減小;考慮界面熱阻的混凝土導(dǎo)熱系數(shù)預(yù)測(cè)模型,能夠更好地揭示飽和度與砂率對(duì)混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的影響機(jī)理。(2)通過(guò)對(duì)混凝土熱傳導(dǎo)的細(xì)觀特性分析,探討混凝土的非均質(zhì)特性對(duì)熱傳導(dǎo)過(guò)程的影響規(guī)律。基于非線性分析的熱傳導(dǎo)方程,利用伽略金加權(quán)余數(shù)法和Crank-Nicholson,確定方程的數(shù)值形式,以水泥砂漿、花崗巖與混凝土為例,開(kāi)展了基于細(xì)觀格構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型的混凝土熱傳導(dǎo)過(guò)程數(shù)值仿真分析。數(shù)值計(jì)算表明,混凝土的細(xì)觀格構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型可有效地呈現(xiàn)其熱傳導(dǎo)過(guò)程,并可確定其內(nèi)部溫度場(chǎng)分布規(guī)律。(3)基于細(xì)觀層次,考慮荷載等因素的影響,開(kāi)展了高溫環(huán)境下開(kāi)裂混凝土熱量傳遞的數(shù)值仿真分析,通過(guò)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,驗(yàn)證了該模型的可行性與準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上,開(kāi)展了裂縫長(zhǎng)度與寬度、粗骨料形狀與級(jí)配、界面導(dǎo)熱系數(shù)等參數(shù)的敏感性分析,得出的主要結(jié)論為:粗骨料形狀、界面導(dǎo)熱系數(shù),以及裂縫寬度對(duì)混凝土內(nèi)部熱量傳遞影響不大;粗骨料級(jí)配、裂縫長(zhǎng)度等因素是影響混凝土內(nèi)部溫度場(chǎng)分布的重要參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU528

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2772295