微波照射下砂浆-骨料多场耦合的数值研究

摘要

新建筑的建造和旧建筑的拆除产生了大量废弃混凝土，从废弃混凝土中提取再生骨料已成为一种缓解资源危机、实现骨料循环利用的方案。微波加热因其选择性加热、高效、绿色的特点被逐渐应用于再生骨料的回收中。为了探究微波照射下砂浆-骨料沿界面分离与多场耦合之间的关系，利用COMSOL Mulitphysics软件建立了三维砂浆-骨料二相模型，分析了电磁场、温度场、应力场的分布情况。通过与微波加热试验对比，验证了数值分析的可靠性。数值模拟结果表明：电场强度和温度梯度在砂浆-骨料界面处达到最大值；骨料的外侧受拉，内侧受压。加热条件为3 kW,200 s时，在砂浆-骨料界面处，第一主应力超过砂浆的极限抗拉强度，界面处出现裂纹，随着时间的延续，裂纹逐渐从界面处向试件边缘扩展并相互连接，最终砂浆与骨料在界面处发生分离。

关键词

微波 / 骨料 / 多场耦合 / 温度 / 热应力

基金资助

国家自然科学基金青年项目(No.12202333); 中国博士后科学基金资助项目(No.2021MD703868)