随着全球经济的发展和科技的进步,在极端温度下建造基础设施建筑的需求不断增长,混凝土作为目前为止应用最为广泛的建筑材料,是极端温度下建筑结构材料的首选。极端温度环境下混凝土的热力学性能会较常温环境下发生显著变化,混凝土热膨胀系数作为表征混凝土热变形性能的参数,其在极端温度下的变化需要重点分析研究。考虑到极端温度下混凝土热膨胀系数测试存在较大难度,据此依托与中国寰球工程公司以及武汉大学合作开展的“极端温度作用下钢筋混凝土构件试验研究”项目子课题,开展混凝土热膨胀系数测试方法以及计算理论研究,为后期开展极端温度下混凝土结构温度应力随温度的变化状态分析提供参考和借鉴。具体研究内容如下:(1)开展极端温度环境下温度应变与力应变的测试方法研究。对传统石英示差法以及半桥连接温度补偿测试方法进行改进,提出原位补偿测试方法,实现在温度与荷载耦合作用下,有效分离由于温度作用引起的材料物理变形以及荷载引起的变形,从而为极端温度下材料的热膨胀系数以及力学性能参数试验测定提供基础;(2)开展砂浆、石材和钢筋试件与温度相关部分性能参数测定试验。包括测定在超低温和高温环境下砂浆、石材及钢筋的温度热应变,据此求得-165℃~500℃范围内砂浆、石材及钢筋热膨胀系数随温度的变化规律。测定砂浆和石材立方体试件在温度与力耦合作用下的力学性能,得到-165℃~500℃范围内砂浆和石材弹性模量和泊松比随温度的变化规律。(3)开展混凝土线膨胀系数数值分析模型研究。将混凝土视为砂浆与粗骨料组成的二相材料,在获取砂浆和石材试件常温环境下力学基本参数基础上,建立混凝土数值仿真模型并预测了混凝土的力学基本参数,预测值与混凝土试件测试值进行比较,验证混凝土仿真模型的可靠性。根据极端温度下的材料力学参数及热膨胀系数的测试试验所得结果,运用数值仿真模拟和理论公式计算两种方法,模拟混凝土的热膨胀系数随温度的变化规律模型。