混凝土孔体积分形维数及其与氯离子渗透性和强度的关系

采用压汞法对含不同掺合料混凝土的孔分形结构进行了试验研究,测定了其孔体积分形维数,探讨了含不同掺合料混凝土的孔体积分形维数与氯离子渗透性能及强度的关系。结果表明:混凝土孔体积分形维数越大氯离子渗透系数越大;含不同掺合料混凝土的孔体积分形维数与氯离子渗透系数相关性由高到低依次为:粉煤灰矿渣石灰石水泥;含不同掺合料的混凝土的孔体积分形维数与强度相关性由高到低依次为:粉煤灰矿渣水泥石灰石。     

桥梁用高性能混凝土养护龄期对弹性模量和孔隙结构的影响

混凝土养护龄期对混凝土弹性模量和和孔隙结构都会产生重要影响,通过研究桥梁用C50高性能混凝土的弹性模量随龄期增长的发展规律,利用压汞测试仪对龄期为5、28 d混凝土的孔隙结构进行了测试,并引入分形理论分析了混凝土的孔隙结构,进而分析了养护龄期对弹性模量和孔隙结构的影响。结果表明:养护龄期对混凝土性能和孔隙结构有较大的影响,混凝土表观性能与孔隙结构之间存在密切关系;随着混凝土养护龄期的增大,混凝土弹性模量不断增大,混凝土孔隙率不断减小,同时孔径分布更加均匀,混凝土更加致密。分形维数和孔隙率变化趋势相反,分形维数随孔隙率增大而减小,混凝土的孔体积分形维数随弹性模量的提高而变大。     

C50泵送混凝土孔隙分形与氯离子渗透特征

在对C50泵送混凝土孔隙特征和氯离子渗透特征的试验基础上,研究了孔隙分形维数与氯离子渗透的关系。研究表明,用孔50~550 nm孔径分形维数能够很好地反映泵送混凝土的氯离子渗透特征。随着孔隙的分形维数增大,凝胶孔增多,混凝土氯离子扩散系数显著降低。矿渣粉煤灰双掺的C50泵送混凝土总孔隙率最小,氯离子扩散系数最小,粉煤灰混凝土总孔隙率最大,分形维数最小,氯离子扩散系数最大。     

基于孔结构的胶凝砂砾石材料渗透性能研究

为探究孔结构特征对胶凝砂砾石材料渗透性能的影响规律，进行了渗透试验和核磁共振试验；在此基础上引入分形理论，借助分形维数分析孔结构特征参数与渗透系数的关联性，进行胶凝砂砾石渗透性能的机理性研究。结果表明：随着粉煤灰掺量的增加，孔隙结构得到改善，大孔隙向小孔隙演变，孔隙率逐渐减小，渗透系数呈现出递减的趋势；分形维数能够定量表征孔隙结构的复杂程度，粉煤灰掺量的增加使得孔隙结构趋于复杂，分形维数逐渐增大；采用孔隙率和分形维数的渗透系数预测模型回归效果较好，可为胶凝砂砾石材料渗透性能优化设计提供理论依据。     

高流动混凝土孔分形特征及其与抗冻性的关系

采用压汞法测定了不同矿物掺合料高流动混凝土的孔结构参数,通过基于热力学关系的分形模型计算得到了高流动混凝土的孔结构表面积分形维数,探讨了含不同矿物掺合料高流动混凝土分形维数与小于100 nm孔隙比例、中值孔径、平均孔径及抗冻性的关系.结果表明:孔表面积分形维数随养护龄期和掺合料的种类和掺量的不同而不同;分形维数越大,孔径小于100 nm孔隙比例越大,中值孔径与平均孔径越小,高流动混凝土抗冻性能越好.基于热力学关系的分形模型计算得到的孔表面积分形维数能够很好地表征混凝土孔结构的分布状况与抗冻性能.     

混凝土孔隙分形与其徐变特性关系的试验研究

孔隙分形维数是表征材料孔隙分布特征的统计参量,与材料力学强度之间必然存在一定联系。采用压汞测孔法对不同龄期的混凝土试块的孔隙体积分形特性进行了试验研究,得到了孔隙体积分形维数随龄期的变化规律;结合混凝土的徐变特性试验,探讨了孔隙体积分形维数与徐变特性之间的关系。试验结果表明:孔隙体积分形维数随龄期的增长而呈对数型增长,且随着混凝土的孔隙体积分形维数的增大,其徐变变形量和徐变变形率均有所减小。因此,孔隙体积分形维数通过表征孔隙的变化特性间接反映了混凝土强度的变化,表现出了分形维数与宏观力学强度之间的某种关系。本文仅供工程人员参考。     

混凝土孔隙分形与其徐变特性关系的试验研究

孔隙分形维数是表征材料孔隙分布特征的统计参量,与材料力学强度之间必然存在一定联系.采用压汞测孔法对不同龄期的混凝土试块的孔隙体积分形特性进行了试验研究,得到了孔隙体积分形维数随龄期的变化规律,结合混凝土的徐变特性试验,探讨了孔隙体积分形维数与徐变特性之间的定量关系.试验结果表明:孔隙体积分形维数随龄期的增长而呈对数型增长,且随着混凝土的孔隙体积分形维数的增大,其徐变变形量和徐变变形率均有所减小.因此,孔隙体积分形维数通过表征孔隙的变化特性间接反映了混凝土强度的变化,分析了分形维数与宏观力学强度之间的关系.     

双掺聚丙烯纤维与聚酯纤维混凝土抗冲击性能试验研究

利用压汞法(MIP)测试了不同锂渣掺量的C30、C60混凝土的孔结构参数,计算了被测混凝土的孔体积分形维数、孔轴线分形维数,并研究了混凝土气体渗透系数、锂渣掺量与孔体积分形维数、孔轴线分形维数之间的关系。结果表明,混凝土的气体渗透系数与孔体积分形维数相关性高;C60混凝土在锂渣掺量为10%时,孔体积分形维数和孔轴线分形维数最大;随着锂渣掺量的提高,C30混凝土孔体积分形维数和孔轴线分形维数呈降低的趋势。     

锂渣混凝土孔分形维数与气体渗透性能关系研究

利用压汞法(MIP)测试了不同锂渣掺量的C30、C60混凝土的孔结构参数,计算了被测混凝土的孔体积分形维数、孔轴线分形维数,并研究了混凝土气体渗透系数、锂渣掺量与孔体积分形维数、孔轴线分形维数之间的关系。结果表明,混凝土的气体渗透系数与孔体积分形维数相关性高;C60混凝土在锂渣掺量为10%时,孔体积分形维数和孔轴线分形维数最大;随着锂渣掺量的提高,C30混凝土孔体积分形维数和孔轴线分形维数呈降低的趋势。     

碳化水泥砂浆分形特征研究

利用压汞试验对不同碳化程度水泥砂浆孔结构的分形特征进行研究。结果表明:水泥砂浆具有多重分形的特征;碳化使水泥砂浆总孔隙率降低,孔径细化,凝胶孔的孔隙体积分形维数降低;而生成的碳酸钙在大孔、毛细孔中沉积,大孔、毛细孔的体积分形维数增大。因此,分形维数能表达碳化对混凝土材料孔结构的影响。     

孔隙分形修正的混凝土中氯离子扩散系数

在已有的氯离子扩散理论和孔隙分形理论的基础上,提出小孔的孔轴线分形维数表征氯离子扩散的曲折度、大孔的孔表面分形维数修正孔隙率,并推导得到基于孔隙分形修正的氯离子扩散系数模型。通过分析龄期为14 d 和28 d 不同配比混凝土的基于孔隙分形的氯离子扩散系数模型的计算结果和快速氯离子扩散试验（ASTM C1202）电通量,发现两者之间有良好的线性关系。采用基于孔隙分形修正的氯离子扩散系数代入 Fick 第二定律的解析解,对试验后各组混凝土中不同扩散深度的氯离子浓度进行拟合,计算结果与实测值吻合情况较好。     

碳化对混凝土孔结构的影响

通过对混凝土快速碳化试验和微观孔结构测试,研究了碳化龄期对碳化深度和碳化区试样密度的影响,分析了碳化区孔隙率和孔径大小随碳化龄期的变化规律,采用灰熵法探讨了4种孔隙对碳化区密度的影响程度,并基于热力学分型模型计算得到各个碳化龄期下碳化区孔结构分形维数.结果表明:混凝土碳化深度随碳化龄期的增加而增加,密度随碳化龄期先增加后减小,7 d时密度最大;碳化填充了多害孔和有害孔,提高了无害孔比例,并使多害孔更好的分散,连通和集聚了少害孔;对碳化区密度影响最大的是有害孔表面积,其分形维数随碳化龄期的增加出现了先降低后增加的趋势;碳化区密度与有害孔分形维数相关性良好,碳化区密度随有害孔分形维数的增加而减小.     

复合掺合料对C50海工自密实混凝土氯离子扩散系数的影响机理

采用自然浸泡法研究了粉煤灰和矿粉复合掺合料对C50海工自密实混凝土氯离子扩散系数的影响,并采用化学结合水方法、XRD衍射、SEM、孔隙结构测定等分析方法研究了复合掺合料对混凝土氯离子扩散系数的影响机理,结果表明:混凝土的氯离子扩散系数随复合掺合料中粉煤灰含量的提高先减少后增大,28 d龄期时粉煤灰含量为10%的混凝土氯离子扩散系数最低,而90 d龄期时粉煤灰含量为20%的混凝土氯离子扩散系数最低。复合胶凝材料的水化程度随掺合料的比例及龄期不同而有差异,延长养护龄期有利于提高粉煤灰的反应程度;混凝土的孔隙率和平均孔径均随复合胶凝材料中粉煤灰含量的提高先减少后增加,90 d龄期时粉煤灰含量为20%混凝土的孔隙率和平均孔径都最低,掺合料对氯离子扩散系数的影响主要是引起混凝土孔隙结构的变化。     

混凝土孔隙面分形特征与测试方法研究

为了更好地确定混凝土孔隙的面分形维数,完善混凝土孔隙分形的相关研究,采用液态硫磺浸渍样品,利用反光显微镜采集图片,并结合图像分析软件分析图片和处理数据,以获得不同龄期和不同掺和料下混凝土孔隙的面分形维数,并对面分形维数变化与强度变化之间的关系进行了探讨.结果表明:混凝土孔隙的面分形维数会随着龄期的变化而变化,不同掺量的掺和料会对面分形维数产生不同影响,但相同掺量、不同掺和料的面分形维数却变化不大;面分形维数与强度呈反比,两者具有一定相关性,且相关系数一般在0.90以上,掺和料的活性与掺量会对上述相关性产生不同影响.     

粉煤灰和矿粉对C50自密实混凝土氯离子扩散系数的影响

采用自然浸泡法研究了矿物掺合料对C50自密实混凝土工作性能和抗氯离子渗透性能的影响,结果表明:对于单掺粉煤灰混凝土试件,氯离子扩散系数随粉煤灰含量的提高先减少后增加,28d龄期时粉煤灰含量为30％的试件氯离子扩散系数最低,而90d龄期时粉煤灰含量为40％的试件氯离子扩散系数最低;对于单掺矿粉混凝土试件,氯离子扩散系数随胶凝材料中矿粉含量的提高而降低,当矿粉含量由50％增加至60％时氯离子扩散系数降低的幅值并不明显;对于复掺混凝土试件,氯离子扩散系数随复合掺合料中粉煤灰含量的提高先减少后增大,28d龄期时粉煤灰含量为10％的混凝土氯离子扩散系数最低,而90d龄期时粉煤灰含量为20％的混凝土氯离子扩散系数最低.     

海洋环境下混凝土自由氯离子扩散系数试验

采用自然扩散法研究了普通混凝土、粉煤灰混凝土和矿渣混凝土在模拟海水环境中的氯离子扩散特性,探讨了养护龄期、暴露时间及矿物掺合料掺量对混凝土自由氯离子扩散系数的影响.结果表明:混凝土的自由氯离子扩散系数随着暴露时间的延长呈幂指数降低,而且其时间依赖性与养护时间及矿物掺合料掺量有关;当养护龄期达到730 d、粉煤灰和矿渣掺量(质量分数)分别达到30％和45％时,混凝土的自由氯离子扩散系数随暴露时间的降低速度最快;延长养护龄期及掺加粉煤灰和矿渣,对于降低混凝土的长期自由氯离子扩散系数具有重要的作用.     

混凝土孔隙分形特征的研究

用分形理论对混凝土孔隙的特征进行了分析评价,尤其是对混凝土断面的扫描电镜照片,用分形几何的方法测试分析,得到了断面孔隙形貌的分形维数,可以直接用于描述混凝土孔隙的复杂程度。此外,采用压尔测孔方法测试了基准混凝土的孔分布曲线和掺加超细粉煤灰的混凝土的孔分布曲线,并用分形理论分析了其特征,得到了相应在的分形维数,评价了混凝土孔体积的分形特征,这些方法对描述水泥基多孔复合材料的孔隙特征十分有效。     

石灰石粉对砂浆孔结构的影响

采用吸水动力学法和压汞测孔法测试砂浆的孔隙特征,研究石灰石粉对砂浆孔结构的影响.研究表明:掺入石灰石粉后,砂浆的孔隙率略有增大,但大于200nm的有害孔明显减少,50,20nm以下的无害孔和少害孔相应增加,砂浆的孔隙得到细化,这对材料的耐久性有利;砂浆的孔结构具有分形特征,掺加石灰石粉后,砂浆孔隙分形维数增大,孔隙结构更为复杂,细孔更多.     

渗透孔隙水压对混凝土孔结构影响的试验研究

通过压汞试验探究了混凝土在渗透孔隙水压作用前后,孔隙的孔隙率、总孔隙面积、平均孔径、最可几孔径、临界孔径、孔径分布的演化规律,并计算不同状态下混凝土孔体积分形维数,进一步分析渗透孔隙水压对混凝土不同位置孔隙结构以及混凝土渗透性能的影响。结果表明,受渗透孔隙水压后混凝土孔隙结构与孔径分布都发生变化,其中对毛细孔改变最大;混凝土外侧孔隙特征改变要比内部显著;渗透率和孔隙率与大孔阶段的分形维数D1呈正相关关系,定性分析了混凝土渗透率与孔结构的关系。     

基于氮气吸附法的混凝土微观结构试验研究

开展掺加矿物掺合料的混凝土强度等级为C30和C40、养护龄期28d的试件抗压强度试验、微观扫描电镜观察和氮气吸附法测定吸附脱附等温线,并对试验结果整理分析。试验结果表明:随混凝土强度等级的增加,内部微观结构由疏松排列状态逐渐变得紧凑,孔隙或裂缝相应减少和变小;同时掺粉煤灰和矿渣粉对混凝土内部孔结构的改善优于单掺粉煤灰。本次试验的C30和C40吸附脱附等温线均属于H3型迟滞回线;C30内部孔体积大于C40的孔体积;在相对压力未达到0.85之前,C30吸附或脱附氮气量的速率明显大于C40,达到0.85之后,两者吸附或脱附氮气量的速率基本一致。