混凝土微觀構(gòu)造特征與宏觀性能關(guān)系的研究

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1、分類號(hào)：TU528題1825589單位代碼：10005學(xué)號(hào)：B200604010密級(jí)：公開(kāi)北京工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文英文并列題目—且E墜B鯉』NTHERELATIONSHIPBETWEENMICRoSTRUCTURECHARACTERISTICANDPERFoRMANCEoFCONCRETE專論文報(bào)告提交日期2Q!Q生蘭且學(xué)位授予日期授予單位名稱和地址jE塞王些太堂jE塞直塑圈匿堊巫國(guó)!鯉墨≯。；RESEARCHoNTHERELATIONSHIPBETWEENMICRoSTRUCTURECHARACTERISTICANDPERFORM隊(duì)NCEOFCONC

2、RETEInCandidacyofthePhilosophyDoctorinTransportationPlanningandManagementBYJINSHANSHANUndertheSupervisionofPmf．ZhangJinxiTransportationResearchCenter,BeijingUniversityofTechnologyBeijing，P．RofChinaMarch，2010關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明及取得的研不包含其他它教育機(jī)構(gòu)任何貢獻(xiàn)均本人完全了解北京工業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)

3、印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。(保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定)簽名：坌型!生導(dǎo)師簽名：唪摘要混凝土微觀構(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

4、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，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)

5、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)

6、和孔徑分布參數(shù)，兩類參數(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、平均孔徑、中值孔徑、孔表面積分形維數(shù)、各類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?；趩我蛩胤治鼋Y(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

7、研究水的滲透性?；谖试囼?yàn)和Fick定律，建立了水?dāng)U散模型，提出了北京T業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文水?dāng)U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)均小于凍融循環(huán)作用前的，以孔表面積分形維數(shù)凍

8、融循環(huán)前后的變化率為指標(biāo)，分析了該指標(biāo)與抗凍性的關(guān)系，結(jié)果顯示抗凍混凝土的變化率小于非抗凍混凝