细观模拟脱硫石膏泡沫混凝土的轴压性能

摘要

为优化脱硫石膏泡沫混凝土的力学性能，通过正交实验与细观数值模拟相结合的方法研究脱硫石膏、粉煤灰及聚丙烯纤维掺量对28d抗压强度的影响规律，并揭示受压破坏机理。实验结果表明，粉煤灰掺量对强度影响最显著，最优配合比为脱硫石膏质量分数60%、粉煤灰质量分数10%、聚丙烯纤维体积分数0.3%，抗压强度达到3.89 MPa。构建含随机孔隙与纤维分布的泡沫混凝土细观模型，采用正交各向异性弹性本构与塑性损伤模型，模拟结果显示的破坏模式与实验裂纹扩展路径高度吻合，抗压强度误差小于3%；纤维通过桥接效应与孔隙协同作用延缓裂纹扩展；混凝土破坏过程分为微结构调整、弹性承载、弹塑性损伤及塑性失稳四个阶段。本研究为脱硫石膏泡沫混凝土的配比设计与性能优化提供理论依据。

关键词

脱硫石膏泡沫混凝土 / 聚丙烯纤维 / 正交实验 / 细观模拟 / 破坏机理