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.     

龄期和掺合料对混凝土孔隙影响的分形学评价

为研究龄期和掺合料对混凝土孔隙的影响，采用压汞法测试不同龄期和不同掺合料混凝土的孔结构参数，并计算混凝土孔隙的体积分形维数，探究孔隙体积分形维数的变化及其与强度和耐久性的关系。结果表明：混凝土的孔结构具有明显的分形特征，随着龄期的增长，孔隙率逐渐降低，而孔隙体积分形维数逐渐增大，混凝土孔隙结构越来越不规则；不同掺合料混凝土孔隙体积分形维数与强度和氯离子渗透系数都有一定相关性，强度随分维的增大而增大，氯离子渗透系数随分维增大而降低；掺合料会影响混凝土孔隙结构，掺加矿粉会使混凝土的孔隙率降低，孔隙体积分形维数增大，而掺加粉煤灰会使混凝土早期孔隙率增大，孔隙体积分形维数降低。     

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。     

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.     

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.     

早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变特性

对早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变特性的把握,能够为受拉状态地聚物混凝土的应力解析及开裂预测提供重要的参数依据。采用自制混凝土拉伸徐变试验装置,通过恒定应力下的混凝土拉伸徐变试验获取混凝土比徐变、徐变增长速率等徐变特性,研究不同初始加载龄期（2、3、4 d）对低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变的影响。结果表明：高温密封养护可以使低钙粉煤灰基地聚物混凝土短时间内达到强度稳定状态;低钙粉煤灰基地聚物混凝土的拉伸徐变特性与普通水泥混凝土相似,试验初期阶段徐变增长速率较快,随持荷时间的增加,徐变增长速率迅速下降;在同一应力强度比下,初始加载龄期越大,比徐变越小,试验初期阶段的徐变增长速率也越小;相较于试验中期阶段与后期阶段,初始加载龄期对试验初期阶段的徐变影响更大。     

生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土孔隙结构与力学性能关系的研究

城市垃圾焚烧灰渣是经过生活垃圾经高温煅烧得到的硅钙铝氧化物,外观类似天然砂,化学成分类似于水泥熟料,可代替天然砂用作混凝土细骨料。介绍了生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土料孔隙结构与力学性能关系研究。通过试验,测试了5种水胶比、3种代砂率、2种龄期城市生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土的抗压强度及微观孔结构参数,并分析了混凝土孔隙结构对力学性能的影响规律。结果表明,生活垃圾焚烧灰渣细骨料混凝土抗压强度随含气量、气泡弦长和气泡间距系数的增大而减小,气泡比面积的增大而增大。灰渣代砂混凝土抗压其强度随其气泡分形维数变化规律与普通混凝土一致,均与其气泡分布分形维数呈正相关,即抗压其强度均随其气泡分布分形维数的增大而增大。     

砂岩颗粒孔隙分布分形特征与强度相关性研究

岩石的组成成分与内部结构对强度特性起到决定性作用,基于砂岩细观尺度下物质与结构研究,采用分形维数理论与数值计算相结合的方法构建颗粒孔隙分布特征与力学强度的相关关系,实现对岩石强度特性的快速评价与估测。结果表明:(1)颗粒孔隙呈偏态分布,即试件内部存在大量小尺寸颗粒孔隙,大尺寸颗粒孔隙较少,当颗粒几何比越接近1,表明颗粒圆度较高,否则多为针形或柱状颗粒密集分布;(2)采用直方图双峰法确定的合理阈值可以增加孔隙定量表征试验的可操作性,有益于对尽可能多被筛选中的颗粒孔隙面积、数量、尺寸等9项指标的提取;(3)表征单元格尺寸确定后,分形维数不随之相对变化。颗粒孔隙分布具备分形特征,可用维数来表征颗粒孔隙分布的复杂程度,即分布越复杂,维数值越大;(4)分形维数与岩石强度具有显著的负相关关系,相关度为0.834,即随着分形维数的增大,试件的强度逐渐降低。     

基于CT试验的混凝土裂纹扩展演化研究

针对混凝土宏观性能指标与破坏特性细观参数之间关系的技术难题,采用工业CT对单轴压缩条件下的混凝土试样进行了CT扫描试验;利用图像处理技术对混凝土CT图像进行分析,得到不同加载阶段混凝土孔隙和裂纹的三维细观模型及孔隙率变化规律。运用分形理论建立了CT图像分形维数计算模型,对混凝土CT图像分形特征进行了研究。结果表明:混凝土孔隙体积和分形维数的快速增大是混凝土失稳破坏的预警信息;利用混凝土CT三维重建图像结合分形理论观察研究混凝土裂纹扩展全过程,为有效分析混凝土细观损伤破坏提供了新技术。     

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。     

模袋混凝土干湿-冻融侵蚀孔结构的分形特征

为探究干湿-冻融循环作用下模袋混凝土损伤特征,基于扫描电镜(SEM),结合差分盒维数法,计算得到了其分形维数的微观损伤演化特征;又基于核磁共振试验(NMR)的T2谱计算了孔隙体积的分形维数,发现孔隙结构具有分形特征,并推导了孔隙度、渗透率与分形维数之间的数学关系;进一步,结合分形理论,以相对动弹性模量为损伤指标,建立了...     

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.     

岩体轴向抗压强度与变形尺度效应的节理分布影响

 采用相似模拟材料,用预置硫酸纸模拟试件节理,研究5种分形节理岩体的轴向抗压强度和变形的尺度效应,获得同一尺度下岩体强度和变形随节理分形维数变化的试验数据。在分析强度与变形受尺度和节理分布维数单因素影响规律的基础上,建立二维影响关系经验公式。试验结果表明,岩体强度和变形模量均随尺度和节理分形维数的增加而降低,泊松比则随尺度和分形维数增加而增加;试件破坏的总体规律是随尺度和节理分形维数增加,岩石的延性增加,但破坏过程与方式受节理分布的控制。     

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。     

偏高岭土高性能混凝土断裂面的分形特征

通过5种偏高岭土掺量下混凝土弯折试验获得了样品的断裂面,利用激光扫描仪得到了断裂面的三维数据并重构了断裂面的三维数字图像,借助三维数字图像分形维数软件计算了断裂面的表面分形维数,分析了弯折强度随分形维数的变化关系。研究表明,偏高岭土在提高混凝土的力学性能的同时,有效提高了混凝土水化程度,使断裂面形貌规则程度不断提高,分形维数整体呈现降低趋势,偏高岭土的弯折强度和断裂面的分形维数存在负相关性,弯折强度随分形维数的增大而减小。     

不同强度早龄期混凝土徐变特性试验研究

为了研究各强度等级的早期混凝土徐变特征,测定早龄期混凝土徐变系数计算式,以便为后续预应力混凝土梁分期张拉技术提供技术支持,对各强度的早龄期混凝土开展了多组徐变特性试验测定。本试验用C20、C30、C40及C50四种混凝土强度的试块,距离数据持续的时间为60天,将结果比较后确定了C20~C50混凝土早龄期徐变特征和规律,通过建立时间与徐变系数的关系曲线来得出早期混凝土徐变系数计算公式。     

压实黄土(Q_2)溶滤变形特性研究

为探究压实黄土(Q_2)溶滤变形特性,开展12种应力组合条件下的宏观溶滤试验及不同浸水时长的微观电镜扫描试验。宏观试验结果表明,溶滤应变及强度参数变化具时效性;其中,溶滤轴、体应变及应变率近似自然指数变化,黏聚力随浸水时长增加而减小,内摩擦角变化不大。围压应力对溶滤变形有阻碍作用,湿化应力水平s对溶滤应变有促进作用,并决定其量级。微观参数定量分析表明,随浸水时长增加,微观孔隙的孔径、概率熵和分形维数减小,团粒概率熵和分形维数增大,团粒粒径和曲率系数变小,微观孔隙比和连接系数分别减小和增大。孔径与粒径均减小的现象表明,溶滤变形是浸水和压力共同作用下的压密过程。其次,试样粒径变化率随s减小趋于降低,表明微结构破坏重组程度与s成正比。此外,通过KPCA法确定了影响溶滤体应变的3个主要参数为孔径、孔隙分形维数和曲率系数;影响黏聚力的2个主要参数为孔隙概率熵和团粒分形维数。     

岩石-混凝土两相介质胶结面抗剪强度分形描述

针对润扬大桥南汊悬索桥锚碇胶结面抗剪强度取值问题,运用分形几何理论,从岩体结构面起伏角的角度出发,建立了均方根角法(ARMSS)测算岩石与混凝土胶结面轮廓线的分形维数,并给出了分形维数与粗糙系数(JRC)之间的相关关系。通过大量的混凝土–花岗岩粗糙胶结面抗剪强度试验,探讨了两相介质胶结面粗糙度对其抗剪强度参数值大小、剪切变形特性以及剪切破坏机制的影响,得到了胶结面粗糙度分形维数与抗剪强度指标之间的经验关系式。研究结果为润扬大桥南汊悬索桥南北锚碇抗滑结构设计提供了可靠的理论依据和借鉴作用。     

高强自密实混凝土徐变特性的研究

以徐变度和干燥收缩应变为评价指标,对高强自密实混凝土与普通泵送混凝土进行徐变和收缩特性研究,并分析其与混凝土配合比之间的联系。研究表明:混凝土的徐变度随其强度等级的提高而降低,同样强度等级的自密实混凝土比普通泵送混凝土的徐变度大。研究表明:开始加载龄期延长可降低混凝土的徐变度,高强混凝土的干燥收缩规律与其徐变类似,凡是使徐变增大的因素也会使混凝土的干燥收缩增大;掺加高吸水性树脂的高强自密实混凝土的早期徐变度增长快,但是后期徐变发展速度明显降低,表明其可改善高强混凝土结构的长期变形性能。     

掺锂渣C50高性能混凝土的力学与徐变性能

以12%的锂渣超量取代水泥配制C50高性能混凝土,并测试了混凝土的力学与徐变性能及其随养护龄期的变化规律。试验结果表明,锂渣的掺入,未对混凝土早期力学性能产生负面影响,而后期强度还较未掺试样有一定程度的提高;掺锂渣混凝土的徐变变形在加载的初始7d内变化较快,180d以后基本趋于稳定,各龄期皆小于未掺试样。