轻集料混凝土是采用轻质骨料取代普通砂石骨料拌合而成的混凝土,在保证材料基本强度的同时大大减轻了结构的自重。用轻骨料取代普通砂石骨料对于混凝土的诸多性能产生了较大的影响,为了了解轻骨料混凝土的各项热、力学性能,许多学者开展了针对轻骨料混凝土的研究。目前对于轻集料混凝土的研究多集中于宏观层面上改良混凝土的性能,例如加入各种掺合料、纤维等,以及高温作用对于轻集料混凝土性能的影响,而针对轻骨料混凝土细观局部与宏观整体之间关系的研究却比较少。为了清楚了解轻集料对混凝土性能的影响,从细观层面出发探究混凝土各项材料与混凝土之间的关系,本文借助细观力学均匀化理论建立轻骨料混凝土、水泥砂浆基体和轻骨料夹杂之间各项参数的理论计算公式;同时设计多层次材料试验,测定混凝土均匀物、砂浆基体的各项性能参数,将试验结果代入理论公式,以此验证理论模型的精度和适用范围;另外,以理论和试验为基础,建立随机骨料模型,利用有限元方法预测混凝土各项性能参数,使得理论、试验、软件模拟三者相互结合、相互验证。在这种思路前提下,本文主要进行以下工作:(1)采用页岩陶粒作为粗骨料,制备轻骨料混凝土试件,其中轻骨料的体积比分别为0%(水泥砂浆)、20%、30%、40%,以此探究不同骨料体积比对于混凝土性能的影响,并作为反演推导轻骨料热力学参数的基础。(2)通过试验测定各个轻骨料混凝土试件的抗压强度、弹性模量和热膨胀系数,结果表明500级轻骨料混凝土弹性模量、抗压强度和热膨胀系数都要小于900级的;另外,轻骨料体积比越大,以上各种性能参数数值越小。(3)借助细观力学均匀化理论得到混凝土与各组成材料之间热力学性能参数的关系式,然后代入试验测定数据,反演得到轻骨料的弹性模量和热膨胀系数。(4)以理论计算和试验得到的数据为基础,利用Abaqus软件模拟得到混凝土的各项性能参数,并与理论计算结果、试验结论对比分析,达到理论、试验、模拟三者互相验证的目的。