基于CT图像的界面强度对混凝土力学性能影响

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1、2017年第10期（总第336期）混凝土理论研究Number10in2017（TotalNo.336）ConcreteTHEORETICALRESEARCHdoi：10.3969/j.issn.1002-3550.2017.10.010基于CT图像的界面强度对混凝土力学性能影响张臻，闫宁霞，张迎雪（西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100）摘要：基于CT扫描数据，运用图像处理方法获取各相的形状与分布。矢量化后在有限元软件中建立了骨料、砂浆、界面和初始孔洞的更加接近真实细观结构的混凝土四相模型。应用该模型模拟了在假定的各个

2、不同界面强度下其对混凝土整体力学性能的影响。研究表明，建立的四相细观模型下，界面强度的提高增大了混凝土整体的极限抗拉强度及下降段强度，特别是对下降度强度的影响。并且在中低强度混凝土中这种影响更加明显。关键词：界面强度；CT图像；混凝土；初始孔洞；四相细观中图分类号：TU528.01文献标志码：A文章编号：1002-3550（2017）10-0037-04lnfluenceoflTZstrengthonconcretemechanicsperformancebasedonCTimagesZHANGZhen，YANNingxia，ZHANG

3、Yingxue（CollegeofHydraulicandArchitecturalEngineering，NorthwestA&FUniversity，Yangling712100，China）Abstract:BasedonCTscandata，usingimageprocessingmethodtoobtaintheshapeanddistributionofeachphase.Afterthevectorquantization，establishingthefour-phasemicrostructuresofconcrete

4、consistingofaggregate，mortarmatrix，interfacialtransitionzone（ITZ）andinitialholeinthefiniteelementsoftware，whichmoreclosetotherealmodelmicrostructureofconcrete.UndertheconditionofconcreteinitialholeandtheinfluenceofstrengthofITZonconcretemechanicsperformancewasstudiedusin

5、gthismodel.Theresultsshowthatundertheconditionofconcreteinitialhole，withthestrengthofITZincreasing，theultimatetensilestrengthandresidualstrengthofconcreteisincreased，especiallyforresidualstrength.Andthiseffectismoreobviousinthemiddleandlowerstrengthconcrete.Keywords:hydr

6、aulicmaterial；interfacialstrength；CTimage；concrete；initialhole；fourphasemicrostructure响。然而，随机骨料模型受制于混凝土内部结构的复杂性0引言以及组成材料的多样性，不能完全模拟出混凝土真实的内混凝土是一种特殊的天然缺陷材料，其内部结构非常部结构和材料特性；普通的基于数字图像处理技术模型，复杂，其宏观的力学性能主要取决于细观各相（骨料、砂没有考虑孔洞及较小粒径骨料影响，其精度比较低，受力浆、界面及空洞等），尤其是界面过渡区。Lybimove[1]等首先过

7、程模拟有欠完整[8-10]。所以，建立更加接近真实的数值模在细观层次上对混凝土进行了研究，提出了界面过渡区型是当前研究的热点。（interfacetransitionzone，ITZ）的概念。界面过渡区是混凝土本研究基于混凝土CT扫描数据，利用数字图像处理方中十分明显的一个薄弱环节，具有低强度、低弹性模量和法，重建了二维数值模型。受益于CT扫描数据较普通切片高渗透性等特点，从而导致混凝土的宏观力学性能在很大图像更高的精度，除骨料，砂浆两相外还考虑了孔洞和界面程度上与ITZ的强度有关[2-3]。研究ITZ性质对混凝土性能两相，并进一步降低

8、了ITZ厚度，使其更接近真实ITZ厚度，的影响，对进一步改善混凝土性能有着重要意义。在此基础上研究了界面强度对混凝土力学受拉性能的影响。目前，细观层次分析界面对混凝土性能影响的建模方[4]1混凝土细观数值模