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混凝土细微观结构与强度的关系

王静薇  
【摘要】: 混凝土的强度是一个古老的话题。虽然随着人们对建筑物安全性和使用性要求的提高,混凝土的耐久性、抗渗性等性质广受关注,但仍不能削弱强度在混凝土众多性质中的重要地位。它是影响结构性能的最基本指标,是结构设计、质量检验中首需考虑的因素。正确理解混凝土强度产生的机理和其影响因素对正确设计混凝土和保证结构质量都有很重要的意义。 材料的宏观性质受细观组成物性质的影响,材料的性能(尤其是力学性能)取决于内部结构。如果没有细微观层次的研究,或者不了解细微观层次的规律,则混凝土技术就不能脱离经验性的束缚。 在研究混凝土性能的过程中考虑尽量多的影响因素作用。建立有物理意义的表达式,或从最基本的组成单位的性质出发,都有利于分析的全面性和正确性,可以更真实的反映材料本质。所以全文五个章节包括以下几个方面的内容: 第一章首先分析了材料细微观结构与宏观性质的关系;其次回顾了混凝土的强度理论和破坏机理,以Griffith理论及裂缝随外力作用的扩展机理说明了混凝土的强度和其内部孔隙及粘结力有关第二章具体分析了影响混凝土强度的细观因素——孔结构;总结了孔结构同混凝土强度间的模型及定量关系;对比分析了孔隙与混凝土强度的关系式,并提出新的混凝土强度的预测公式,该公式能更好的反映孔结构与强度之间的关系。第三章从对经验公式的分析转到进一步探讨混凝土破坏的原理上,通过将断裂力学、最弱环原理、分形维数结合起来而得出的新公式能更准确的反映混凝土破坏的实际原理,更好的描述混凝土作为不均质材料的性质。第四章详细分析了混凝土中存在的各种键能,确定了混凝土微观层次上的强度构成;具体计算了氢键在C-S-H层间引起的作用力大小;分析了水泥水化产物的物理性质和结构特征与混凝土强度的关系;提出范德华力对混凝土强度起决定性作用的假设。第五章以范德华力为代表,分析了使混凝土裂缝产生的条件,结合固体物理学和连续介质细观力学,以C-S-H的结构特性及组成为依据,计算了在不同水灰比的情况下水泥石的抗拉强度。第六章为整篇文章的结论与 展望,总结本文的成果,并对进一步的研究内容和方向提出建议。


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