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《中国建筑材料科学研究总院》 2010年
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混凝土孔隙分形特征表征氯离子渗透性能研究

张建波  
【摘要】:混凝土的孔隙具有分形特征,孔隙的分形特征对氯离子渗透性有较大影响,孔分形维数能综合反映混凝土孔隙的分形特征。本文采用图像分析与压汞分析等方法获取孔结构参数,在此基础上计算出混凝土孔隙面分形维数与体积分形维数,探讨了用孔分形维数表征混凝土氯离子渗透性能。 研究表明,面分形维数代表的是混凝土大孔隙的粗糙程度,其变化范围在1到1.2之间,面分形维数越大,粗糙程度越大,面分形维数越小,其粗糙度越小,随着龄期的增长,其粗糙程度是越来越小的。体积分形维数代表的是混凝土孔隙分布的复杂程度,其变化范围在3到3.2之间,孔隙体积分布的复杂程度越高,其空间填充能力越强,细微孔隙占据的空间越多,对氯离子的阻碍作用越强。体积分形维数越大,这说明此时混凝土中布满均匀分布且互不连通的细微孔隙,氯离子很难在其中发生渗透。 当石灰石掺量由10%到30%逐渐增加,混凝土孔隙的面分形维数开始呈现较大变化范围,此时的面分形维数与氯离子渗透性或强度的相关性也是逐渐增加的。当采用30%的掺量,不同掺和料(粉煤灰、矿渣、石灰石)的加入对面分形维数并无多大改变,但是混凝土的氯离子渗透性和强度却出现差别,其与面分形维数的相关性由高到低顺序为粉煤灰、矿渣、石灰石,这说明除面分形维数外,掺和料的活性也是相关性需要考虑的重要因素之一。 对于体积分形维数而言,当石灰石掺量为10%时体积分形维数变化最大,掺量为20%和30%时依次降低,不同掺和料的体积分形维数变化程度由高到低依次为粉煤灰、矿渣、石灰石。不同的掺和料或者掺量的变化,其与氯离子渗透性或者强度的相关性大小,归结到底是看这种变化是否能使混凝土孔体积分形维数变化程度更大。 另外,结合Katz-Thompson方程与Byung Hwan Oha有效氯离子渗透系数方程等,论文探讨了考虑混凝土孔隙分形特征的氯离子渗透理论模型与方程,通过该模型与方程能较好地解释混凝土分形维数与氯离子渗透性之间的关系。
【学位授予单位】:中国建筑材料科学研究总院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU528

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