混凝土微觀構(gòu)造特征與宏觀性能關(guān)系的研究.pdf

1、混凝土微觀構(gòu)造是影響混凝土宏觀性能的重要因素，研究混凝土微觀構(gòu)造對(duì)探討混凝土破壞的發(fā)生機(jī)理，以及指導(dǎo)和改進(jìn)混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法和生產(chǎn)工藝有重要作用。孔結(jié)構(gòu)是混凝土微觀構(gòu)造的主要組成部分，目前關(guān)于孔結(jié)構(gòu)與宏觀性能關(guān)系的研究主要是定性分析和初步的定量分析，在定量模型中主要以孔隙率為參數(shù)，但孔隙率僅能代表混凝土孔結(jié)構(gòu)的一部分特征，從而造成現(xiàn)有模型的計(jì)算值與試驗(yàn)的實(shí)測(cè)值差異較大，因此建立宏觀性能與微觀構(gòu)造的關(guān)系模型，在模型中全面考慮孔結(jié)構(gòu)特征

2、對(duì)宏觀性能的影響，對(duì)于實(shí)現(xiàn)以微觀預(yù)測(cè)宏觀有重要意義。
　　 研究從混凝土微觀構(gòu)造特征入手，基于分形理論對(duì)混凝土的孔結(jié)構(gòu)特征及其與混凝土力學(xué)性能、抗?jié)B性和抗凍性之間的關(guān)系進(jìn)行了較深入的研究，建立了強(qiáng)度與孔結(jié)構(gòu)及滲透性與孔結(jié)構(gòu)的關(guān)系模型。在室內(nèi)研究基礎(chǔ)上，從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，以改變孔結(jié)構(gòu)為手段，開(kāi)發(fā)了具有高性能的水泥基修補(bǔ)材料。
　　 首先，采用壓汞儀和氣泡特征參數(shù)測(cè)定儀測(cè)定了混凝土不同孔徑范圍內(nèi)的孔結(jié)構(gòu)?；炷恋目捉Y(jié)構(gòu)極為復(fù)雜

3、，它具有不規(guī)則性、不確定性和模糊性等特征，雖然目前用于描述孔結(jié)構(gòu)的參數(shù)有很多，但都無(wú)法準(zhǔn)確的表征孔結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。針對(duì)這一點(diǎn)，研究引入了分形理論，結(jié)合壓汞儀和氣泡特征參數(shù)測(cè)定儀的測(cè)定原理及所采集數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，選擇和建立了合適的分形模型以表征混凝土孔結(jié)構(gòu)的特征。其中，對(duì)于壓汞法，引入了基于熱力學(xué)關(guān)系的分形模型，該模型比目前常用模型更適合于計(jì)算混凝土孔結(jié)構(gòu)的孔表面積分形維數(shù)。對(duì)于氣泡特征參數(shù)測(cè)定法，則建立了氣泡分布分形模型，該模型比現(xiàn)有分形模型

4、更能體現(xiàn)氣泡分布的分形特征。
　　 其次，分析了孔表面積分形維數(shù)與其它孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的相關(guān)關(guān)系，得出了孔表面積分形維數(shù)是表征孔徑分布特征的綜合指標(biāo)，且比其它參數(shù)更能細(xì)致地反映孔徑分布的變化。根據(jù)分析結(jié)果將孔結(jié)構(gòu)參數(shù)劃分為孔隙量參數(shù)和孔徑分布參數(shù)，兩類(lèi)參數(shù)共同使用能夠更全面地反應(yīng)混凝土孔結(jié)構(gòu)的特征。
　　 再次，論文對(duì)砂漿和混凝土開(kāi)展了力學(xué)性能試驗(yàn)和滲透性試驗(yàn)，以砂漿的抗壓強(qiáng)度和混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)為宏觀性能指標(biāo)，以孔隙率、

5、平均孔徑、中值孔徑、孔表面積分形維數(shù)、各類(lèi)孔隙的孔隙量和孔隙百分比等為微觀影響因素，在宏觀性能指標(biāo)和微觀影響因素間進(jìn)行了廣泛的單因素分析。基于單因素分析結(jié)果，以孔表面積分形維數(shù)、毛細(xì)孔孔隙量和孔隙百分比為參數(shù)開(kāi)展了多元回歸分析，最終建立了同時(shí)考慮孔隙量和孔徑分布兩方面因素的強(qiáng)度與孔結(jié)構(gòu)、滲透性與孔結(jié)構(gòu)的關(guān)系模型?；炷翝B透性研究，除離子滲透性外還開(kāi)展了吸水率試驗(yàn)，以研究水的滲透性?；谖试囼?yàn)和Fick定律，建立了水?dāng)U散模型，提出了水

6、擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算方法。所得水?dāng)U散系數(shù)可以定量地、準(zhǔn)確地反映砂漿中水的滲透性。
　　 第四，論文開(kāi)展了一般非引氣混凝土和引氣混凝土的抗凍性試驗(yàn)，同時(shí)采用氣泡分布分形模型計(jì)算得到了各配合比混凝土的氣泡分布分形維數(shù)，并通過(guò)分析得出隨著氣泡分布分形維數(shù)的增大，混凝土的抗凍性提高。在此基礎(chǔ)上采用壓汞儀測(cè)定了凍融循環(huán)作用前后混凝土的孔結(jié)構(gòu)，分析了混凝土在凍融循環(huán)作用下孔徑分布的變化規(guī)律，結(jié)果顯示凍融循環(huán)作用后的混凝土孔表面積分形維數(shù)均小于凍融