混凝土硫酸腐蚀表面形貌的分形维数表征

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1、·13O·材料导报B：研究篇2016年1月(下)第3O卷第1期混凝土硫酸腐蚀表面形貌的分形维数表征肖杰，屈文俊，朱鹏(同济大学建筑工程系，上海200092)摘要进行了混凝土的试验室硫酸加速腐蚀试验，运用三维激光扫描技术对6个不同腐蚀时间的混凝土表面形貌进行了数据采集，获得了每个试件表面上大量测点的三维坐标，采用立方体覆盖法编程计算了混凝土腐蚀表面的分形维数，并得到了分形维数与腐蚀时间、质量损失百分率、腐蚀深度之间的关系。结果表明，混凝土硫酸腐蚀后，其表面形貌具有分形特征，分形维数D可以作为混凝土硫酸腐蚀程度的一种评价指标，分形维数D与腐蚀时间t呈正相关，能用幂函数模型表示为D一1．

2、954×t0228。混凝土试件的质量损失百分率和腐蚀深度h与其腐蚀表面形貌的分形维数D呈正相关，能分别用幂函数模型表示为一5．932×10-1。×D”·。，h一5．045×10。×D5。“，且可以用分形维数D通过这两个模型推断质量损失百分率和腐蚀深度h。关键词分形维数三维激光扫描技术立方体覆盖法硫酸混凝土腐蚀中图分类号：TU528文献标识码：ADOI：1O．11896／j．issn．1005—023X．2016．02．029SurfaceTopographyofConcreteAfterSulfuricAcidCorrosionCharacterizedbyFractalDimen

3、sionXIAOJie，QUWeniun，ZHUPeng(DepartmentofStructuralEngineering，T。n舀iUniversity，Shanghai200092)AbstractAcceleratedconcretesulfuricacidcorrosiontestwasconducted，surfaeetopographyofconcretespe-cimensthrough6differentcorrosiontimewerescannedwith3Dlaserscanningtechniques，3Dcoordinatesofthepointsone

4、achcylindersurfaceswereobtained．Thefractaldimensionsofthespecimenswerecalculatedwiththecubiccoveringmethod．Therelationshipbetweenfractaldimensionandcorrosiontime，percentofmasslosing，corrosiondepthwereexplored．Thetestresultshowsthesurfacetopographyofconcreteaftersulfuricacidcorrosioncanbede—scr

5、ibedbyfractaldimension，whichcouldbeusedasanevaluationindicatorofcorrosiondegree．Therewasapositivecorrelationbetweenfraetaldimensionandcorrosiontime，apowerfunctionmodelcanbeexpressedasD一1．954×t。。。．Therewerealsopositivecorrelationsbetweenfractaldimensionandpercentofmasslosing．corrosiondepth．powe

6、rfunctionmodelscanbeexpressedas∞一5．932X10一。×D_。33，=5．045×10一。。×D。·34respectively．Percentofmasslosing，corrosiondepthcanbecalculatedwithfractaldimensionthroughtheregressionformulas．Keywordsfractaldimension，3Dlaserscanningtechniques，cubiccoveringmethod，sulfuricacid，concretecorrosion数越大，粗糙表面形貌复杂度越

7、大，越有效地充满空间，具有0引言更大的比表面积。材料腐蚀的形貌常常是不规则、不光滑、分形的概念最初是由Mandelbrot在1975年首次提出凹凸起伏的，用常规的数学工具较难描述。分形理论具有尺的，其发表的论文《英国的海岸线有多长》中首次体现了分形度无关性，可以较好地描述粗糙平面。分形理论在水泥基材的思想[1]。海岸线的长度与测量的尺度密切相关，利用不同料制品的新老界面粗糙度描述l_2]、断裂[3]、裂缝E53、抗压强的尺度去测量海岸线的长度会得到不同的答案。当尺度趋