分形理论在混凝土损伤表面的应用

总结了分形理论在表征和分析混凝土断裂、磨蚀等损伤表面中的应用，介绍了裂缝扩展的分数维值的计算方法，为进一步利用分形理论深入研究混凝土打下基础。     

水处理多孔填料的分形特性和分数维

将分形和分数维概念用于水处理多孔填料表面特征和微孔结构的研究,并通过对酶促生物填料测试数据的分析证明：多孔填料的表面和微孔结构具有典型的分形特征,其面积分数维越大,填料表面越粗糙;其容积分数维越大,微孔占有空间的能力越强,因此,该方法为多孔填料的开发研究和性能分析提供一种新思路的新方法。     

优化分形维数计算方法

应用分形几何研究钢筋混凝土结构裂缝扩展形式。研究表明,结构表面裂缝的分形维数与结构力学性能之间存在良好的线性相关性;为了准确测定分形维数,结合工程实例,对比分析了盒计数网格法和数字图像盒维数法测得的分维值,并讨论了各自的优缺点及各自测定的条件,结论对分维值的准确测定能起到一定的指导作用。     

RGB图像分形维数计算方法研究

 在计算颜色表面的分形维数时,为充分考虑颜色表面的相关信息,提出将RGB图像的3个分量R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)重组为一个颜色矢量的思想,通过连接各像素点的矢量终端构建一个粗糙颜色表面,基于改进的投影覆盖法计算该表面的分形维数。与传统的灰度表面分形维数计算方法进行比较分析,分析结果揭示：与灰度表面维数计算方法相比,颜色表面维数计算方法通过以一个三维矩阵保存了RGB图像各像素点的R,G,B分量值,来更全面捕获真彩图像颜色信息,因而可以很好地克服灰度表面维数计算过程中出现的缺陷与不足——缺少对颜色的色彩和色饱和度的考虑。     

清水混凝土表面性能的分形研究

利用分形方法研究粉煤灰与膨胀剂复合掺入到混凝土中对清水混凝土表面性能的影响。通过混凝土表面分形维数及表面平整度的研究，表明粉煤灰与膨胀剂的复合掺入对混凝土表面平整度和光泽度的改善效果是明显的；混凝土表面的分形维数一般在2．0～2．1之间，混凝土表面越粗糙，其分形维数也越大，分形维数越接近于2．0，混凝土表面越平整。     

清水混凝土表面性能的分形研究

利用分形方法研究粉煤灰与膨胀剂复合掺入到混凝土中对清水混凝土表面性能的影响。通过混凝土表面分形维数及表面平整度的研究,表明粉煤灰与膨胀剂的复合掺入对混凝土表面平整度和光泽度的改善效果是明显的;混凝土表面的分形维数一般在2.0～2.1之间,混凝土表面越粗糙,其分形维数也越大,分形维数越接近于2.0,混凝土表面越平整。     

分形理论在新-老混凝土粘结强度研究中的应用

介绍了对混凝土断裂面进行分形研究的重要性、分形理论及混凝土断裂面分析中几种主要的分数维测量方法.利用自行研制的分维仪对试验后的老混凝土断裂面进行测试,并应用分形几何这一理论工具对测试结果进行分析,得到了老混凝土断裂面的分数维与新-老混凝土界面粘结强度的关系.结果发现:用分数维来表征老混凝土表面的粗糙度,其预测结果精度较高;在粗糙度较高(分数维D较大)的老混凝土表面上浇注较高强度的新混凝土,获得的新-老混凝土界面粘结强度较高.     

混凝土材料断裂表面的多重分形特征研究

采用投影覆盖法结合激光三角测试技术，直接测定了混凝土断裂表面分维值。根据多重分形理论，分析了断裂表面的多重分形性质与材料组成的关系，同时给出了混凝土断裂表面多重分形的特点。结果表明，不同材料组成的混凝土断面分形谱形态基本,相同它们的分维值域随水胶比，集料粒径和集料品种的变化而变化。     

混凝土工程表面损伤预防治理

表面损伤是钢筋混凝土工程经常发生的、普遍存在的工程质量问题，因其对建筑工程质量危害性较大，所以在混凝土工程施工中应给予高度重视。现就主要的几种混凝土表面损伤加以浅析。     

不同分维骨料级配对混凝土性能影响的研究

应用分形理论对混凝土不同级配骨料进行分析研究，对骨料自身所表现出来的分形现象进行分析。测定不同分形维数的级配骨料对混凝土试件的28d强度的影响，并结合实际工程案例进行研究。     

不同分维骨料级配对混凝土性能影响的研究

应用分形理论对混凝土不同级配骨料进行分析研究,对骨料自身所表现出来的分形现象进行分析。测定不同分形维数的级配骨料对混凝土试件的28d强度的影响,并结合实际工程案例进行研究。     

骨料粒径变化的混凝土梁断裂面的分形研究

通过在3根集中荷载作用下不同粒径的粗骨料混凝土简支梁的试验研究,采用分形理论对裂缝的萌发、扩展及分布特征进行分析。结果表明:试验梁的断裂面的自相似性可以用分形理论较好的描述,且试验梁的宏观力学量与其断裂面的分维数具有很强的相关性,可以用其断裂面的分维数表征其损伤程度。     

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。     

钢筋无机聚合物混凝土梁裂缝分形特征试验研究

在钢筋无机聚合物混凝土梁正截面抗弯试验过程中,取得各级荷载作用下梁侧面的裂缝图片;通过数字图像的盒计数法验证了钢筋无机聚合物混凝土梁侧表面裂缝的发展和分布具有分形特征,并确定了表征裂缝不规则发展的分形维数;证明了钢筋无机聚合物混凝土梁侧表面裂缝的盒维数与荷载、跨中挠度、混凝土应变、钢筋应变之间存在定量关系。试验结果表明:分形理论可以用来描述钢筋无机聚合物混凝土梁侧表面裂缝的发展过程,分形维数与梁的力学性能之间存在定量关系。     

分形理论在我国混凝土材料科学研究中的进展

解释了分形的不同定义，综述了分形理论在我国混凝土材料科学研究中的进展情况，列出了在混凝土分形特征方面的研究成果，以推进分形理论在各个学科的迅速发展。     

岩石断裂面的各向异性分形和多重分形研究

针对表面结构的分形各向异性和奇异性特征，对岩石断裂表面的多重分形性质进行了研究。提出了一种新的分形测量方法---投影覆盖法，直接测量断裂表面的多重分形维数Ｄ∈［２，３），并引入粗糙性概率度量表面不规则性。研究表明，断裂表面的多重分形谱可提供有关断裂机制的更丰富的信息，不同载荷条件和断裂模式下形成的岩石断裂面具有明显不同的多重分形谱函数特征。     

混凝土早期随机塑性开裂特征及分形评价

针对混凝土早期裂缝日益严重的现象,研究不同水灰比混凝土早期开裂的规律及分形特征,为优化混凝土配合比减少早期裂缝提供理论依据。采用平板约束法对不同水灰比的混凝土的早期开裂进行测试;并应用分形理论测量并计算不同水灰比混凝土裂缝的分形维数。水灰比从0.44减小到0.28,6h裂缝总长增加2.1倍,最大裂缝宽度增加了5.9倍,分形维数从0.95增加到1.14。研究表明,水灰比的减小加剧了混凝土的塑性开裂;应用分形理论定量描述混凝土早期裂缝的分布规律是十分有效的,为评价早期开裂提供了有力的工具。