[发明专利]一种全级配大骨料混凝土硬化阶段热膨胀系数预测模型的构建方法

摘要

本发明公开了一种全级配大骨料混凝土硬化阶段热膨胀系数预测模型的构建方法，本发明对全级配大骨料混凝土硬化阶段热膨胀系数与其组成材料进行研究，全级配大骨料混凝土可以看成孔隙、砂浆和粗骨料的集合，根据各组分的热膨胀系数及其体积率预测全级配大骨料混凝土硬化阶段热膨胀系数，建立全级配大骨料混凝土硬化阶段热膨胀系数的预测模型：具体方法是，建立热膨胀系数的串联模型，建立热膨胀系数的并联模型，在上述串联模型和并联模型的基础上建立热膨胀系数模型。此预测模型能够较好地表征全级配大骨料混凝土热膨胀系数与其组成材料热膨胀系数的关系规律。

主权项

1.一种全级配大骨料混凝土硬化阶段热膨胀系数预测模型的构建方法，对混凝土热膨胀系数试验中难以测量的难点进行了简化，考虑到全级配大骨料混凝土和普通混凝土的共性，从普通混凝土开始研究，根据各组成材料的热膨胀系数及其体积率预测混凝土热膨胀系数，然后考虑骨料粒径的尺寸因素，从而逐步过渡到全级配大骨料混凝土硬化阶段热膨胀系数预测模型，其特征在于：具体方法是：第一步、建立热膨胀系数的串联模型：设有两层不同材料薄板相互叠在一起，薄板截面积相同，厚度分别为ΔX₁和ΔX₂，形变长度分别为ΔL₁和ΔL₂，总形变长度为ΔL，温度变化值为ΔT, 热膨胀系数分别为α₁和α₂，组合板的热膨胀系数为α，对于两层薄板，分别有：（1）（2）将式（1）和式（2）相加，得：（3）设（ΔX₁+ΔX₂）为薄板总厚度，设、分别为第一和第二层薄板的体积率，则组合板的热膨胀系数α为：（4）推广到多层板串联的情况，其热膨胀系数等于每层板的热膨胀系数与体积率的乘积的代数和，即：（5）即串联时，材料的热膨胀系数等于各组分热膨胀系数与其体积率的乘积的代数和；第二步、建立热膨胀系数的并联模型：设有两层不同材料薄板相互叠在一起，薄板截面积相同，厚度分别为ΔX₁和ΔX₂，形变长度分别为ΔL₁和ΔL₂，总形变长度为ΔL，温度变化值为ΔT, 热膨胀系数分别为α₁和α₂，组合板的热膨胀系数为α，对于两侧薄板，分别有：（6）（7）由于是并列摆放，两块薄板的热膨胀系数总形变ΔL取决于两块薄板ΔL₁和ΔL₂中的较大值，设ΔL₁＞ΔL₂，则有：（8）那么组合板的热膨胀系数α即为：（9）推广到多层板并联的情况，其总形变值等于各层薄板形变的最大值，设该最大值所在层数为第i层，则多层板的热膨胀系数等于第i层薄板的形变值除以该层板厚，即：（10）第三步、建立全级配混凝土热膨胀系数模型：对于混凝土热膨胀系数，取其中一个单元，在热流作用下，混凝土单元可以看成是粗骨料、砂浆和孔隙先串联再并联，由多层板热膨胀系数的串联公式可得混凝土单元的热膨胀系数为：（11）孔隙、砂浆和粗骨料组合的形变值必定大于其中各组分的形变值，也大于其中两两组合的形变值，所以该全级配大骨料混凝土硬化阶段热膨胀系数值α_c为：（12）。