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為在掃描圖像中將砂漿基體與骨料進(jìn)行精確區(qū)分，通過BatchImageColorReducer 批量圖像減色軟件將混凝土切片圖像處理為兩種顏色，白色為骨料部分，黑色為砂漿基體。 通過BatchImageEdge 批量圖像邊界軟件將界面過渡區(qū)ITZ部分添加到混凝土切片掃描圖像中。

本案例介紹在COMSOL內(nèi)通過球體粗骨料顆粒的堆積算法，建立包含骨料、ITZ、水泥砂漿在內(nèi)的三相材料混凝土細(xì)觀三維模型，并進(jìn)行混凝土內(nèi)水化熱溫度變化的分析。

《基于三維隨機(jī)細(xì)觀模型的珊瑚混凝土力學(xué)性能模擬》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網(wǎng)格映射法）”建立了六面體非均質(zhì)混凝土有限元模型。

在Abaqus CAE軟件內(nèi)，采用AbyssFish RandomAggregate V3.2插件建立圓形粗骨料、實(shí)體界面過渡區(qū)、水泥砂漿三部件混凝土細(xì)觀模型。 對各部件進(jìn)行材料截面的指派，其中水泥砂漿部分采用CDP模型；界面過渡區(qū)采用弱化的砂漿模型；骨料部分不考慮其損傷破壞。

可對多面體骨料、ITZ、砂漿分別手動設(shè)置材料，也可采用EasyCDP插件快速生成混凝土損傷塑性材料后，再指派到砂漿及ITZ部件。 在裝配中將兩組多面體骨料、水泥砂漿、過渡區(qū)部件進(jìn)行裝配，完成三維細(xì)觀混凝土模型的建模。

案例中砂漿采用混凝土塑性損傷本構(gòu)模型(Concrete Damaged plasticity Model, CDP)，骨料-水泥界面過渡區(qū)采用弱化的砂漿模型。 對代表體單元施加單軸壓縮荷載工況，對模型提交分析并查看結(jié)果。

混凝土中粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區(qū)（ITZ）損傷是混凝土在荷載下發(fā)生破壞的主要因素，骨料與水泥漿體的粘結(jié)界面層損傷規(guī)律對混凝土細(xì)觀損傷研究具有重要意義。

模型中骨料按粒徑劃分為三個組別，并通過堆積算法實(shí)現(xiàn)高填充率的隨機(jī)密堆積排布，同時在每顆骨料外圍自動生成可設(shè)置厚度的ITZ層。插件分別對不同粒徑范圍的骨料、對應(yīng)的ITZ以及水泥砂漿基體分圖層繪制，便于后續(xù)材料賦值與處理分析。 利用AutoCAD軟件將骨料、ITZ及水泥砂漿三類幾何部件分別導(dǎo)出為IGES格式文件。

在狀態(tài)A下，輕骨料、砂漿和界面過渡區(qū)的內(nèi)聚力單元出現(xiàn)較小程度的損傷，內(nèi)聚力單元的張開位移較小，形成大量的微裂紋。

混凝土的強(qiáng)度很大程度上取決于粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區(qū)（ITZ）。本案例在ABAQUS內(nèi)建立隨機(jī)多邊形骨料模型，并設(shè)置界面過渡區(qū)部件，采用CDP材料建立骨料、砂漿、ITZ三相混凝土細(xì)觀模型，并研究模型的軸壓破壞情況。

由于需要考慮再生骨料及砂漿的細(xì)觀損傷斷裂，因此采用EasyCDP插件分別生成兩種損傷塑性材料模型，砂漿材料20 MPa，再生骨料15.8 MPa，并將CT2Model 3D插件建模時生成的Section中的空材料替換為CDP材料。

三維隨機(jī)纖維-球體骨料細(xì)觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復(fù)合混凝土模型組成效果和仿真效果如下。 在前邊的三維隨機(jī)球體模型中，投放骨料的思路十分簡單，只需要使用python代碼隨機(jī)生成一個球體特征數(shù)據(jù)，再與已存儲的球體數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。

《基于三維隨機(jī)細(xì)觀模型的珊瑚混凝土力學(xué)性能模擬》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網(wǎng)格映射法）”建立了六面體非均質(zhì)混凝土有限元模型。

三、助推實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)隨著綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)和綠色施工的要求，建筑市場對混凝土及砂漿的品質(zhì)指標(biāo)提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，促進(jìn)企業(yè)向綠色低碳高質(zhì)量、高性能方向發(fā)展。組委會積極協(xié)助行業(yè)協(xié)會、建科院、攪拌站等加快推進(jìn)綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證及推廣應(yīng)用，并積極推廣建筑廢棄物循環(huán)再生骨料的政策，助推減碳降耗，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。

模型說明插件建立的模型包含外側(cè)砂漿長方體基體，端彎鉤纖維，多面體骨料三部分，三部分分圖層繪圖，方便批量操作。模型可導(dǎo)入有限元軟件內(nèi)，實(shí)現(xiàn)三維纖維混凝土、鋼纖維、彎曲纖維、端鉤纖維、多面體骨料等模型的構(gòu)建。ANSYS Workbench LS-DYNA端鉤纖維及多面體骨料模型。

在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機(jī)多面體3D V1.0插件建立混凝土骨料、水泥砂漿基體模型，并將普通骨料（紅、綠）、再生骨料（黃）、立方體基體分別導(dǎo)出為.iges格式文件備用。 將導(dǎo)出的再生骨料混凝土模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。

在本案例中混凝土砂漿內(nèi)的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)是通過Voronoi算法生成，采用CAD Voronoi V2.1版本插件，在CAD內(nèi)建立草圖模型并導(dǎo)入COMSOL。 骨料及ITZ部分通過CAD隨機(jī)多邊形顆粒插件，在CAD內(nèi)建立圖形后，將骨料及ITZ圖層分別存儲為dxf文件后導(dǎo)入COMSOL。

混凝土是一種由水泥漿體、粗細(xì)骨料組成的復(fù)合材料，其中水泥漿與骨料之間的界面過渡區(qū)被認(rèn)為是影響混凝土整體性能的關(guān)鍵。建立砂漿、骨料、界面過渡區(qū)（ITZ, Interface Transition Zone）的混凝土細(xì)觀模型對于深入理解混凝土材料的性能及其損傷破壞機(jī)理至關(guān)重要。