聚合物改性水泥混凝土集料分形特征研究

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1、第47卷第18期人民长江Vo1．47，No．182016年9月YangtzeRiverSep．，2016文章编号：1001—4179(2016)18—0088—04聚合物改性水泥混凝土集料分形特征研究阖伟，朱睛2，徐方，王定鹏，高攀(1．中国地质大学(武汉)工程学院，湖北武汉430074；2．湖北交通职业技术学院，湖北武汉430079)摘要：利用分形几何学原理对集料分形特征进行分析，研究了分数雏与聚合物改性水泥混凝土(PMCC)集料级配、振实空隙率、强度及刚度性能的相关联系。研究结果表明，分数维与集料级配、空隙率具有较好的线性

2、关系；分数维与PMCC强度、刚度性能的内在联系并不明显，但当分数维D为2．394时，PMCC的抗折强度与折压比均出现最大值，D≥2．394时，其弹性模量减小幅度显著增加。利用集料分数维实现对集料级配及PMCC性能的定量描述，可为PMCC的组成设计与性能研究提供一种新方法。关键词：集料级配；折压比；分形维数；聚合物改性混凝土中图法分类号：TV431文献标志码：ADOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2016．18．019分形几何学是定量描述几何形体复杂程度及空间文将表征不规则分形体特征的集料分数维与聚合物改

3、填充能力的一门新兴学科，有许多采用传统科学研究性混凝土性能建立联系，通过分析分数维与集料级配、方法难以解决的问题，用分形理论却得到了很好的饵集料振实空隙率的关系以及混凝土弹性模量、抗压、抗决⋯。因此，分形几何学创立不久就得到了迅速发折强度及折压比与分数维的关系，从而有效利用分数展，在化学、土力学、计算机科学、信息科学、医学、维实现对集料级配及新拌混凝土性能的定量描述，为混凝土等领域得到了广泛应用。混凝土宏观性能呈现混凝土组成设计提供一种新方法。出的不确定性、不规则性、模糊性和非线性是微观结构复杂性的反映。分形的最主要特征是自相

4、似性和1聚合物改性水泥混凝土中集料分形特征分数维，混凝土作为具有复杂微观结构的多级多层次分形几何学用分数维来定量描述和分析分形几何复合材料体系，尤其是集料的级配具有突出的自相似的复杂性和不确定性。由于混凝土是由粗集料和性，适合利用分形几何学进行研究。加入聚合物乳细集料组成的，集料粒径分布具有明显统计意义上的液后，水泥混凝上的强度性能、变形性能、粘结性能、抗自相似性。①集料本身形状的不规则，使其表面构成渗性、抗冻性、耐久性能等都得到了有效改善，使其在了一种分形；②当不同粒径的集料混合后，代表集料大坝等水利工程中应用日益广泛。混凝

5、土作为一种工大小的粒径分布也构成了一种分形；③由于粒径分布程材料，无论是其形成还是在工作过程中均表现出了分形而导致的质量分布函数、体积、孔隙率等也构成了一系列分形特征，因此，采用分形几何学对聚合物多种分形。由此可见，聚合物改性水泥混凝土中的改性水泥混凝土进行分形研究具有现实意义。集料存在着多种层次的分形。在混凝土集料级配描述方法中，细度模数对细粒部分不敏感；级配曲线不具有数字特征，不能反映级配1．1集料颗粒粒径的分形特征与粒径的连续变化，而分数维克服了两者的缺点。本根据无穷破碎体分形】，对混凝土集料颗粒组来收稿日期：2016—

6、05—22基金项目：国家自然科学基金项目(51308518)；湖北交通职业技术学院科研项目(201515)；中国地质大学(武汉)国家级大学生创新创业训练项目(201510491113)作者简介：阉伟，男，硕士研究生，主要从事混凝土路用性能研究。E—mail：1226577931@qq．corn通讯作者：徐方，男，副教授，博士，主要从事混凝土结构材料的教学与科研工作。E—mail：xufang@cug．edu．ca第18期闻伟，等：聚合物改性水泥混凝土集料分形特征研究89说，设集料的颗粒直径为r，直径大于r的颗粒的数目配集料的通

7、过率。在双对数坐标系中，log[M(r)／M]为Ⅳ(r)，则与logr近似成直线关系，其斜率为b=3一D，D为集料Ⅳ(r)=Cr(0

8、，最小粒径为r，则本文粗细集料均采用石灰岩碎石制得(见表2)，共分』No=Ⅳ(rmin)一Ⅳ(x)=c(⋯-D·一r(3)为3档，其中1档的粒径范围为4．75～9．5mm，2档的【Ⅳ(r)=Ⅳ(r)一N(r)=C(r-D—r加)为2．36—4．75mm，3档的为0～2．36m