【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,會導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,導致自收縮變形也具有非均勻性特點,變形的這種非均勻性會直接導致水泥基材料局部應力集中,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)字體積相關法(DVC)對自收縮進行全場變形分析。首先,利用DVC獲得了硬化水泥漿體自收縮的全場變形。在一定實驗和計算條件下,位移場的精度約為0.4微米,應變場的精度為70個微應變左右,足夠用于自收縮的測量。將DVC計算得到的收縮值與波紋管法測得的宏觀收縮值進行了對比,發(fā)現(xiàn)波紋管法測量結(jié)果偏小,這可能是因為波紋管法測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,對自收縮的變形場進行了深入分析。在空間域中,發(fā)現(xiàn)位移場展示出了非均勻性特點,且近似呈線性分布,而對于應變場,不同的應變窗口下所展示的規(guī)律大不相同。當應變窗口約為720微米時,切應變在數(shù)值上相對于主應變近似可以忽略,而應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,應變場展現(xiàn)出了非均勻性;當應變窗口為320微米時,應變場呈現(xiàn)出強烈的非均勻性特點;當應變窗口為160微米時,非均勻性程度進一步加強。此外,還發(fā)現(xiàn)隨著水化反應的進行,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/應變窗口內(nèi)(應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/應變進行統(tǒng)計分析。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碰到邊界時計算錯誤的問題,提出了一種基于圖像分割的邊界問題自動處理方法。利用泡沫鋁的寫入變形進行驗證,證明本方法具有很強的復雜邊界的處理能力。相對于自收縮的傳統(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到最大，即在最大的程度上使得水泥基材料與模具進行協(xié)同變形。由于波逡逑紋管沿軸向方向的剛度遠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波紋管摩擦阻逡逑力的束縛作用，，從而提高了測量的精確度。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量應當是逡逑自成型之后便立即進行。就這一點而言

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到最大，即在最大的程度上使得水泥基材料與模具進行協(xié)同變形。由于波逡逑紋管沿軸向方向的剛度遠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波紋管摩擦阻逡逑力的束縛作用，從而提高了測量的精確度。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量應當是逡逑自成型之后便立即進行。就這一點而言，體積法測試方式具有明顯的優(yōu)勢，然而逡逑其缺點也很明顯。長度法測量只能從混凝土結(jié)構(gòu)形成開始
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ172.1

【參考文獻】

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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)部三維應變場的測量[J];煤炭學報;2015年01期

2 楊鵬;萬克樹;秦天e

本文編號：2555166