混凝土骨料级配及表面裂缝扩展的分形试验研究

摘要

混凝土是一种由硬化水泥石和骨料组成的两相复合材料，混凝土中骨料约占混凝土体积的60％～70％，因此骨料的力学性能、形状、表面特征等直接影响着混凝土的强度和混凝土表面裂纹的扩展。其中骨料级配对混凝土力学性能有着显著的影响。 本文致力于用分形理论中的分维值来表征混凝土的骨料级配和表面裂缝。用一种新的方法来研究混凝土抗压、抗折强度及表面裂缝的扩展情况。本文的研究工作和结论有： （1）在水灰比、拌制、养护条件相同，只有骨料级配分维值不同的条件下配制碎石和浮石两种混凝土，分别测试两种混凝土试块的抗压、抗折强度。 （2）对比分析同种骨料混凝土试块抗压、抗折强度随骨料级配不同分维值的变化情况。结论为随着分维数的减小混凝土强度逐渐增大，当到达骨料最优级配分维值时强度最大，此后随着分维值的减小，强度下降。 （3）比较同一分维值下碎石粗骨料混凝土和浮石粗骨料混凝土的强度，得出骨料级配分维值相同时，碎石混凝土强度大于浮石混凝土强度。 （4）在测试抗压强度的同时，用数码相机拍摄增加相同步长荷载时试块的表面裂纹。编写Matlab程序求出混凝土试块表面裂缝的盒维数，得出混凝土表面裂纹扩展时分维值的变化。 （5）定性分析骨料级配分维与混凝土表面裂缝分维值变化的关系。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

1引言

1.1分形的定义及其基本原理

1.1.1分形的定义

1.1.2分形几何与欧几里得几何的区别

1.1.3分形的特性

1.1.4分形维数的测定

1.2分形理论在混凝土研究中的应用

1.2.1分形理论在混凝土研究中的现状

1.2.2混凝土骨料的分形性

1.2.3混凝土裂纹扩展的分形性

2研究内容与研究方法

2.1研究的背景

2.2研究目的和意义

2.3研究的主要内容

3试验概况

3.1试验原材料及其基本性能

3.1.1轻骨料浮石的特性、化学组成及其基本性能

3.1.2其他原材料基本性能

3.2试验方案

3.3成型工艺、试验内容及其方法

3.3.1成型工艺

3.3.2试验内容

3.3.2试验方法

4骨料级配分维数与混凝土抗压强度的关系

4.1骨料级配

4.2粗骨料对混凝土强度的影响

4.2.1粗骨料的强度和形貌特征对混凝土强度的影响

4.2.2粗骨料级配对混凝土强度的影响

4.2.3粗骨料用量对混凝土强度的影响

4.3碎石粗骨料级配维数与混凝土抗压强度的关系

4.4浮石粗骨料级配维数与混凝土抗压强度的关系

4.5碎石粗骨料级配分维值与混凝土试块抗折强度的关系

4.6浮石粗骨料级配分维值与混凝土抗折强度的关系

4.7小结

5 同一分维值下不同骨料的抗压、抗折强度

5.1同一分维值下不同骨料的抗压强度

5.2同一分维值下不同骨料的抗折强度

5.3分维值与不同骨料混凝土抗压、抗折强度变化关系

6混凝土试块表面裂纹的扩展

6.1碎石粗骨料混凝土表面裂纹扩展

6.2浮石粗骨料混凝土表面裂纹扩展

6.3同一骨料级配维数下不同种骨料混凝土表面裂纹分形维数变化的异同

7结论和展望

7.1结论

7.2展望

致 谢

参考文献

附 录

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