基于分形维数理论的纤维编织网增强混凝土渗透性预测方法

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纤维编织网增强混凝土(Textile reinforced concrete,TRC)由于定向纤维束的存在,外界环境中的水分容易沿着定向纤维束的走向迁移,从而导致纤维编织网增强混凝土内部基体受损从而抗渗性下降,将严重影响此种纤维增强材料的耐久性,最终为工程加固和修复埋下安全隐患。所以研究纤维编织网增强混凝土在外界压力水作用下而产生的影响十分有意义。为了描述纤维编织网增强混凝土的渗透性,可以通过渗透性试验以及各种科学的方法建立一种合理的模型用于描述纤维编织网增强混凝土渗透性。本文依托国家自然科学基金项目(41627801,41430642,51108207)、中国博士后科学基金项目(2015M581403)以及冻土工程国家重点实验室开放基金(SKLFSE201514)的资助。以分形维数作为表征参数引入到描述纤维编织网增强混凝土渗透性中,通过试验与实际渗流情况分析主要影响因素,并将这些因素作为基础物理量,基于量纲分析法与纤维编织网增强混凝土渗透性试验相结合,建立一种试验与理论相结合的预测模型。这种模型是分形维数的纤维编织网增强混凝土裂隙渗流模型。本文主要进行了如下工作:(1)确定纤维编织网网格尺寸、TEX含量、基体水灰比作为试验变量基础。制作试件开展纤维编织网增强混凝土渗透性试验,以渗水高度法评估纤维编织网增强混凝土渗透性,并计算纤维编织网增强混凝土渗透性试验的相对渗透系数。完成纤维编织网增强混凝土渗透性试验后观察渗透水纹的分布形态和高度差别。(2)开展电镜试验以微观角度观察纤维束附近与距离纤维束较远处混凝土基体之间的差别;同时测量统计裂隙数值并计算其平均值。开展核磁共振试验,分析T2图谱中孔隙分布规律以及计算纤维编织网附近混凝土基体的分形维数,以此作为纤维束附近混凝土基体粗糙度的表征参数。(3)分析影响纤维编织网增强混凝土渗透性的影响因素并将这些因素作为基本物理量,基于量纲分析法得到各因素之间的逻辑关系;分析纤维编织网增强混凝土渗透性试验中的实际情况,并与平行板裂隙立方定律经典公式对比分析;将粗糙度函数考虑在内后,建立一种基于分形维数的纤维编织网增强混凝土裂隙渗流模型。
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