再生混凝土细观非匀质性下的单轴压缩模拟及其力学特性

再生混凝土单轴受压细观数值模拟是当前建筑材料领域的一个重要研究课题，本文由王晴、应黎坪和彭一江三位学者在北京市工业大学建筑工程学院共同完成。他们针对再生混凝土的特殊性，即其细观结构的非均匀性，提出了独特的视角和模型。再生混凝土被定义为由再生骨料、老水泥砂浆、新水泥砂浆以及两种界面——再生骨料与老水泥砂浆之间的老粘结带界面和老水泥砂浆与新水泥砂浆之间的新界面所构成的五相复合材料。 王晴等人运用Monte Carlo方法构建了再生混凝土试件的三维球形随机骨料模型，这种方法允许精确模拟混凝土内部微观结构的随机性和复杂性。通过这种模型，他们能够细致地探讨再生混凝土的力学性能，特别是其在单轴压缩条件下的行为。 文章采用双折线损伤本构模型来刻画再生骨料、砂浆基质以及不同界面的力学特性。这个模型结合了材料的固有强度和损伤机制，使得模拟结果更接近实际材料的行为。接着，他们基于三维基面力理论和最小势能原理，发展了一种三维线弹性基面力元程序，用于计算和预测再生混凝土在单轴压缩过程中的应力-应变关系。 数值模拟结果显示，该模型能够有效地捕捉到再生混凝土宏观力学特性的变化，与实验数据的对比表明，模拟结果具有较高的准确性和可靠性。这一研究成果对于理解再生混凝土的性能优化、设计和施工过程中的行为预测具有重要意义，有助于推动绿色建筑的发展和资源循环利用。 关键词：再生混凝土、结构工程、随机骨料模型、单轴受压、宏观力学特性、数值模拟。该研究的中图分类号为U461和TP30815，表明它属于土木工程与建筑科学范畴内的材料科学与技术。这项工作不仅为学术界提供了深入研究再生混凝土的基础，也为工程实践中的材料选择和设计提供了理论支持。