偏高岭土高性能混凝土断裂面的分形特征

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1、2016年第11期（总第325期）混凝土原材料及辅助物料Number11in2016（TotalNo.325）ConcreteMATERIALANDADMINICLEdoi：10.3969/j.issn.1002-3550.2016.11.026偏高岭土高性能混凝土断裂面的分形特征刘红彬1，毛灵涛1，肖凯璐2，唐伟奇2，马唯哲2，施政奇2，李希光2（1.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083；2.中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京100083）摘要：通过5种偏高岭土掺量下混凝土

2、弯折试验获得了样品的断裂面，利用激光扫描仪得到了断裂面的三维数据并重构了断裂面的三维数字图像，借助三维数字图像分形维数软件计算了断裂面的表面分形维数，分析了弯折强度随分形维数的变化关系。研究表明，偏高岭土在提高混凝土的力学性能的同时，有效提高了混凝土水化程度，使断裂面形貌规则程度不断提高，分形维数整体呈现降低趋势，偏高岭土的弯折强度和断裂面的分形维数存在负相关性，弯折强度随分形维数的增大而减小。关键词：偏高岭土混凝土；断裂形貌；分形中图分类号：TU528.041文献标志码：A文章编号：1002-3550（201

3、6）11-0098-03FractalcharacteristicoffracturesurfaceofhighperformanceconcretewithmetakaolinLIUHongbin1，MAOLingtao1，XIAOKailu2，TANGWeiqi2，MAWeizhe2，SHIZhengqi2，LIXiguang2（1.StateKeyLaboratoryofCoalResourcesandSafeMining，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beij

4、ing100083，China；2.SchoolofMechanicsandCivilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing100083，China）Abstract:Thefracturesurfacewasobtainedbyflexuretestonhighperformanceconcretewithfivedifferentmetakaolinvolumetriccon-tents，the3Ddataofthefractures

5、urfacewasachievedbyusinglaserscannerandthe3Ddigitalimageoffracturesurfacewasreconstruct-ed.Thefractaldimensionoftheimagewascalculatedbyusing3Ddigitalimagefractaldimensionsoftware.Theresearchshowsthatmetakaolincanimprovethemechanicalpropertyandtheregulardegre

6、eofthefracturesurfacemorphology，thefractaldimensionisde-creasedwithanincreaseofmetakaolinvolumetriccontents.Itisrevealedthatthereisanegativerelationbetweenflexurestrengthandfrac-taldimensions，theflexuralstrengthdecreasewiththeincreaseoffractaldimension.Keywo

7、rds:highperformanceconcretewithmetakaolin；fractalmorphology；fractal0引言1试验概况偏高岭土（简称MK）是由高岭石煅烧制得，其SiO2、1.1材料配合比及样品制备Al2O3的含量在90%以上。以往研究表明：偏高岭土能够有原材料分别选用P·O42.5级水泥，粒径0.15~0.63mm效控制碱集料反应，改善混凝土的强度、抗渗性和耐腐蚀石英砂，河南某厂生产的优质偏高岭土（SiO2、Al2O3的含量性[1-5]，由于偏高岭土易于运输且成本低于硅灰，是一种

8、极分别为55.06%、44.12%），减水剂选用瑞士西卡高效减水具应用前景的高活性矿物掺合料。剂（减水率>30%，含固量37.2%，体积密度1.077g/cm3）。其混凝土断裂面是混凝土失效破坏的真实记录，研究断中，水泥和偏高岭土的质量比分别为1∶0、0.95∶0.05、0.9∶0.10、裂面可以了解材料的微结构组成和缺陷[6]，进而为揭示材0.85∶0.15、0.8∶0.20（偏高岭