【摘要】：低水膠比、大摻量礦物摻合料作為高性能水泥基材料的重要特征,會(huì)導(dǎo)致自收縮相較于普通水泥基材料大大加劇,而水泥基材料作為一種多相多尺度的非均勻材料,導(dǎo)致自收縮變形也具有非均勻性特點(diǎn),變形的這種非均勻性會(huì)直接導(dǎo)致水泥基材料局部應(yīng)力集中,加速材料的破壞過程。為了研究水泥基材料自收縮變形的非均勻性,本文利用數(shù)字體積相關(guān)法(DVC)對(duì)自收縮進(jìn)行全場變形分析。首先,利用DVC獲得了硬化水泥漿體自收縮的全場變形。在一定實(shí)驗(yàn)和計(jì)算條件下,位移場的精度約為0.4微米,應(yīng)變場的精度為70個(gè)微應(yīng)變左右,足夠用于自收縮的測(cè)量。將DVC計(jì)算得到的收縮值與波紋管法測(cè)得的宏觀收縮值進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)波紋管法測(cè)量結(jié)果偏小,這可能是因?yàn)椴y管法測(cè)量過程中存在摩擦阻力、波紋管本身具有彈性模量限制收縮以及樣品尺寸之間的巨大差異等原因造成的。在此前提下,對(duì)自收縮的變形場進(jìn)行了深入分析。在空間域中,發(fā)現(xiàn)位移場展示出了非均勻性特點(diǎn),且近似呈線性分布,而對(duì)于應(yīng)變場,不同的應(yīng)變窗口下所展示的規(guī)律大不相同。當(dāng)應(yīng)變窗口約為720微米時(shí),切應(yīng)變?cè)跀?shù)值上相對(duì)于主應(yīng)變近似可以忽略,而應(yīng)變場近似呈均勻分布,所反映出來的這種變形信息更接近于宏觀變形信息,但是在頻率域中,應(yīng)變場展現(xiàn)出了非均勻性;當(dāng)應(yīng)變窗口為320微米時(shí),應(yīng)變場呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的非均勻性特點(diǎn);當(dāng)應(yīng)變窗口為160微米時(shí),非均勻性程度進(jìn)一步加強(qiáng)。此外,還發(fā)現(xiàn)隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行,變形場的非均勻性程度不斷減弱。其次,為了分析自收縮變形非均勻性的來源,分別將子體塊/應(yīng)變窗口內(nèi)(應(yīng)變窗口尺寸控制在代表性體積單元尺寸以下)的未水化水泥顆粒的體積含量與位移/應(yīng)變進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。發(fā)現(xiàn)隨著未水化水泥顆粒體積含量的增加,位移和應(yīng)變的分布范圍不斷縮小,且趨向于0。這說明未水化水泥顆粒作為變形的非均勻性來源之一,限制著水泥基材料的自收縮變形。最后,為了解決傳統(tǒng)DVC碰到邊界時(shí)計(jì)算錯(cuò)誤的問題,提出了一種基于圖像分割的邊界問題自動(dòng)處理方法。利用泡沫鋁的寫入變形進(jìn)行驗(yàn)證,證明本方法具有很強(qiáng)的復(fù)雜邊界的處理能力。相對(duì)于自收縮的傳統(tǒng)研究方法,本文提供了一種新的研究思路,對(duì)水泥基材料自收縮等變形問題的深入研究具有重要意義。
【圖文】：

—邐：邐：邐逡逑．邋Ｘｏｎｃｒｅｔｅ邋．邋．邋．邋．邋．邋．邋．邋．＿＿＿Ｍｅｔａｌ邋ｓｕｐｐｏｒｔ逡逑圖１－２長度法示意圖［３２］逡逑（３）波紋管法逡逑如圖１－３，由于波紋管是鋸齒形模具，這就可以使水泥基材料與模具的咬合逡逑程度達(dá)到最大，即在最大的程度上使得水泥基材料與模具進(jìn)行協(xié)同變形。由于波逡逑紋管沿軸向方向的剛度遠(yuǎn)小于豎直方向的剛度，使得在塑性階段的水泥基材料的逡逑體積變形可以完全轉(zhuǎn)化為長度方向上的變形。這使得自收縮值得早階段測(cè)量成為逡逑可能。另外，這種鋸齒形模具可以使其與支撐面的接觸由傳統(tǒng)長度法的面接觸轉(zhuǎn)逡逑化為點(diǎn)接觸，這就使得在自收縮變形的過程中大大減少了接觸面對(duì)波紋管摩擦阻逡逑力的束縛作用，，從而提高了測(cè)量的精確度。逡逑ＢｉｇｔｉＡｘ逡逑邐：．邋邐邐逡逑圖１－３波紋管形狀晸逡逑水泥基材料的自收縮自攪拌成型開始就存在，因此理想的自收縮測(cè)量應(yīng)當(dāng)是逡逑自成型之后便立即進(jìn)行。就這一點(diǎn)而言

圖１－２長度法示意圖［３２］逡逑（３）波紋管法逡逑如圖１－３，由于波紋管是鋸齒形模具，這就可以使水泥基材料與模具的咬合逡逑程度達(dá)到最大，即在最大的程度上使得水泥基材料與模具進(jìn)行協(xié)同變形。由于波逡逑紋管沿軸向方向的剛度遠(yuǎn)小于豎直方向的剛度，使得在塑性階段的水泥基材料的逡逑體積變形可以完全轉(zhuǎn)化為長度方向上的變形。這使得自收縮值得早階段測(cè)量成為逡逑可能。另外，這種鋸齒形模具可以使其與支撐面的接觸由傳統(tǒng)長度法的面接觸轉(zhuǎn)逡逑化為點(diǎn)接觸，這就使得在自收縮變形的過程中大大減少了接觸面對(duì)波紋管摩擦阻逡逑力的束縛作用，從而提高了測(cè)量的精確度。逡逑ＢｉｇｔｉＡｘ逡逑邐：．邋邐邐逡逑圖１－３波紋管形狀晸逡逑水泥基材料的自收縮自攪拌成型開始就存在，因此理想的自收縮測(cè)量應(yīng)當(dāng)是逡逑自成型之后便立即進(jìn)行。就這一點(diǎn)而言，體積法測(cè)試方式具有明顯的優(yōu)勢(shì)，然而逡逑其缺點(diǎn)也很明顯。長度法測(cè)量只能從混凝土結(jié)構(gòu)形成開始
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ172.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 毛靈濤;連秀云;郝耐;魏峰;安里千;;基于數(shù)字體散斑法煤樣內(nèi)部三維應(yīng)變場的測(cè)量[J];煤炭學(xué)報(bào);2015年01期

2 楊鵬;萬克樹;秦天e

本文編號(hào)：2555166