论文部分内容阅读
在高性能混凝土中加入低电阻率的纤维材料能使混凝土具有良好的导电性能,这样的导电混凝土可以在融雪化冰、电气接地、阴极保护、结构监测和电磁屏蔽等方面加以应用。电致固化工艺通过对混凝土进行通电加热,可以加速混凝土的水化过程,防止低温下的冻裂破坏。高性能混凝土的水泥用量高于普通混凝土,带来了额外的制备成本,也存在基体收缩大的缺点。在其中加入粗骨料,可以减少水泥消耗,避免由此带来的问题。本文用数值模拟的方式建立包含随机分布粗骨料的混凝土模型,进行扩散模拟和有限元模拟。研究了负温环境下,采用电致固化工艺的含粗骨料混凝土的温度场分布和温度应力。首先基于紧密堆积理论调整分布系数,获得粗骨料整体掺量分别为30%和40%时的颗粒分布曲线。选择5mm、8mm、10mm半径的球体作为模拟中使用的粗骨料,按照颗粒分布曲线计算了采用不同骨料级配时各骨料的掺量。模型建立环节中,使用RSA方法和颗粒堆积方法,生成了10%-40%的单一粒径骨料模型和30%、40%的级配骨料模型。以孔隙率为标准确定了代表性单元体的大小为100mm。利用上述随机骨料模型进行扩散模拟,计算出模型在各方向的形态因子。结果表明形态因子随着骨料掺量的增加而上升。不同粒径的骨料表现出各自的特点,小粒径骨料的形态因子初期较高但增加速度慢,大粒径骨料的形态因子初期较低但增加速度快。颗粒堆积算法的特殊性造成了Z方向的形态因子小于其余方向。在单轴压缩模拟中,发现粗骨料的加入可以提高混凝土的弹性模量。粒径较大的骨料在掺量较高时会降低混凝土强度,粒径较小的骨料会提高混凝土强度。稳态温度场和温度应力模拟结果表明,同样的单位体积功率下,试件的温度与形状有明显的相关性,体积与表面积比值较大的试件平均温度较高。骨料粒径小的试件有更高的平均温度,浆体的平均应力也更高。