[01375533]绿色混凝土关键微观力学性能及工程应用研究

绿色混凝土通常是指利用绿色骨料部分或全部替代天然骨料配制而成的新混凝土。通过利用绿色混凝土技术可使废弃混凝土达到最大化的利用,经过破碎加工使废弃混凝土的原有性能得到充分发挥,形成了绿色环保的新型建材。绿色混凝土技术的应用不但减少了废弃混凝土的填埋量,又减少了天然骨料的使用量,是一种绿色环保值得推广的新技术。一般认为普通混凝土由三相材料组成,绿色混凝土由五相材料组成,由于老硬化砂浆的存在,使得绿色混凝土的细观结构和普通混凝土相比更为复杂。通过选取合理的计算模型进行数值模拟,能够避开试验条件的限制和人为因素的影响,从而实现将绿色混凝土的细观结构和宏观力学性能联系起来。 提出以新硬化砂浆、老硬化砂浆、内界面区、外界面区和天然骨料五相材料组成的绿色混凝土二维和三维细观结构。以混凝土损伤塑性本构模型和蒙特卡罗法为基础,用MATLAB语言编写二维绿色混凝土随机骨料程序,用Python编写三维随机骨料程序,通过有限元软件Abaqus建立含双界面的绿色混凝土二维、三维随机骨料计算模型。研究了绿色混凝土在单轴压缩、拉伸荷载作用下的抗压强度、抗拉强度、峰值应变等力学性能,对其损伤破坏、应力分布规律进行了探究,并对各相材料力学性能对绿色混凝土宏观力学性能的影响展开了分析。 结果表明：MATLAB建立的二维绿色混凝土随机骨料模型和Python建立的三维绿色混凝土随机骨料模型均得到了较好的计算结果。单轴压缩荷载作用下,绿色混凝土试件的损伤破坏由拉应力和剪应力集中导致。单轴拉伸荷载作用下,绿色混凝土试件的损伤破坏由内部拉应力集中导致。新硬化砂浆和老硬化砂浆强度对绿色混凝土试件力学性能影响较大,内界面区和外界面区强度的影响较小;老硬化砂浆含量越多对绿色混凝土力学性能的弱化作用越明显。