伴隨著人類生存空間的不斷擴展和生存環(huán)境的日趨多樣化,大量混凝土結構長期處于極其惡劣的環(huán)境之下,其中在高寒地區(qū)凍融循環(huán)作用對混凝土材料力學性能和耐久性影響巨大。作為一種典型的人工復合材料,混凝土包含的三相結構(孔隙、骨料、砂漿)特征與其宏觀性能存在著密切的關系,開展針對凍融循環(huán)作用下混凝土三相結構演化規(guī)律相關研究對深入探討混凝土材料損傷破壞機理,指導混凝土材料配合比與生產工藝改進具有極為重要的意義�？紫督Y構是混凝土材料三相結構中對其抗凍性能影響最為直接的組成部分,目前的研究主要集中在定性分析以及以孔隙率為主要參數(shù)的初步定量分析當中。然而,該方法僅能表征孔隙結構的部分特征。因此在混凝土材料細微觀結構研究中引入孔徑分布等參數(shù),全面考慮孔結構特征具有重要意義。開展工作如下:(1)開展了凍融循環(huán)作用下混凝土材料內部孔隙結構演化規(guī)律的研究。研究中在傳統(tǒng)孔隙結構測試方法壓汞法的基礎上,引入CT掃描技術,將孔隙孔徑測試范圍擴大至10nm至10mm。在CT掃描研究中,引入CT數(shù)均值和盒維數(shù)分型模型,其中CT數(shù)均值能夠較為粗略地描述混凝土試樣在凍融循環(huán)作用下的損傷過程,而盒維數(shù)分型模型能夠有效體現(xiàn)CT可識別孔的分形特征。針對孔隙率作為單一參數(shù)在描述孔隙結構特征方面的不足,文中引入了孔徑分布、孔隙數(shù)量等參數(shù)作為輔助。研究表明,凍融循環(huán)后有害孔比重逐漸增長,經歷100次凍融循環(huán)后混凝土孔隙結構發(fā)生了顯著的變化。(2)建立了混凝土細觀孔隙結構特征與宏觀力學性能的關系,并引入了損傷理論,在分析凍融循環(huán)作用下混凝土宏觀破壞發(fā)展規(guī)律的基礎上,結合研究中的CT掃描試驗數(shù)據建立了以孔隙率、CT數(shù)均值和CT數(shù)標準差為參數(shù)的損傷模型,研究表明損傷變量與凍融循環(huán)次數(shù)具有較強的線性相關關系,其中孔隙率損傷參數(shù)和CT數(shù)標準差損傷參數(shù)均能較好地反應凍融循環(huán)損傷過程度,而CT數(shù)均值損傷參數(shù)在損傷程度較大時有效性較差。(3)基于CT掃描建立的數(shù)字模型,分別采用立體光刻和三維噴墨兩種3D打印工藝制備了包含混凝土細觀結構特征的3D打印試樣并開展了宏觀力學試驗。研究表明,3D打印技術能夠精確還原混凝土內部細觀孔隙結構特征,其中,立體光刻技術能夠實現(xiàn)混凝土材料的三相結構打印。3D打印試樣的孔結構-宏觀強度關系與其打印工藝及打印材料密切相關,采用三維噴墨工藝指標的試樣與真實混凝土試樣孔結構-強度關系上一致性較強。
【學位單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU528
【部分圖文】：

圖 2.1 混凝土自動快速凍融機及溫控曲線觀力學試驗觀力學試驗中采用美特斯工業(yè)系統(tǒng)（中國）有限公司 SHT4605 微機材料試驗機對未經歷凍融循環(huán)作用以及經歷 25，50，75，100 次凍試樣進行測試。單軸抗壓試驗中首先預應力至 2kN,以 0.005mm/s 的至試樣破壞。在試樣與加載設備間添加 PTFE 塑料薄膜和碳粉以減響。每次測試至少包含 3 個試樣，最終以平均單軸抗壓強度作為混的宏觀評價指標。凍融循環(huán)后的混凝土試樣（0，25，50，75，10 打印試樣在進行了宏觀力學試驗后，取破碎試樣進一步處理作為

圖 2.2 微機控制電液伺服萬能材料試驗機試驗 掃描試驗在太原市醫(yī)院 SIEMENS16 排螺旋 CT 機（圖 2.3）上用的試驗參數(shù)如表所示。獲得 CT 掃描數(shù)據后，采用了 CT 圖像行三維數(shù)字模型的建立和二維圖像的輸出。針對三維數(shù)字模MAX 3.0 提取孔隙結構相關參數(shù)。針對二維圖像的處理，本研究us 進行了基于灰度圖像的二維孔隙結構分析。表 2.2 CT 設備相關參數(shù)名稱 SIEMENS16 排螺旋 CT 機電壓 電壓 120kV電流 電流 300mA層厚 0.5mm

SIEMENS16排螺旋CT機

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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