文摘

灰色关联理论和多元回归方法是用来揭示宏观性能下降规则下的道路混凝土加载和冻融和drying-wetting周期;然后细观孔隙结构和残余强度之间的相关性和防冻混凝土指数进行了分析。下冻融和drying-wetting周期加载水平,50%的孔隙结构参数影响混凝土强度显示以下序列:分形维数>最可几孔径>孔隙度>有害孔隙较少。之间的关系强度和孔隙参数可以与多个非线性方程组来表示。之间的负相关显示力量和分形维数和最可能的孔隙大小。相反,之间的正相关关系显示强度、孔隙度、孔隙和更少的有害的。下冻融和drying-wetting周期加载水平,80%的孔隙结构参数影响混凝土强度显示另一个序列:分形维数>孔隙度>危害较小孔隙>最可能孔隙大小。防冻指数和孔隙参数之间的关系应该与多个线性方程描述。相对动弹性模量显示正相关,最有可能的孔隙大小、孔隙的表面积和孔隙度但负相关减少有害孔和孔间距系数。

1。介绍

建立材料结构和性能之间的关系一直是材料科学研究的核心内容。吴教授和丽安1,2)提出,应注意不同结构尺寸之间的关系在研究混凝土的科学和技术。目前,国内外学者进行了机械和混凝土耐久性研究基于中构造和组织水平(3- - - - - -8]。但获得的研究成果很少孔隙结构与宏观性能之间的关系。因此混凝土的断裂力学迫切需要解决。道路混凝土的破坏是由于荷载和环境温湿度的交互。混凝土的性能下降会加速,当这些因素交替频繁。混凝土在季节性冰冻地区的失败条件进行了研究。建立了中构造和宏观性能之间的关系提供理论依据这一领域的具体应用和绩效评估。

具体的中孔结构有重要影响的宏观强度和防冻性能(9- - - - - -12]。孔隙结构是由几个参数,如孔隙度、孔隙表面积,区域平均孔径、平均孔径、最可几孔径、孔隙分形维数。混凝土的性能是影响这些参数在不同方面和度(13- - - - - -17]。为了确定每个参数的影响程度和主要参数,灰色系统理论(18,19)需要传统的数学理论是不能实现的。灰色关联分析是灰色系统理论中一个有效的系统分析方法。需要小样本不确定性系统和可怜的信息作为研究对象。数据处理后,主要因素影响研究对象是随机因素系列中找到。因此,特别适用于不确定和复杂问题的分析。

灰色关联分析的基本步骤来解决这个问题如下。

确定参考序列,反映了系统的行为特征 , ,和比较序列组成的每个因素影响系统的行为 , 。

为了避免不同的数据维度,每个因素的不同物理意义,参考序列和比较序列无量纲: , ; , 、…⁡ , 。计算顺序和范围的差异 。然后计算灰色关联系数参考序列和比较序列基础上 , ;最后计算关联度 。

对关联度排序反映了每个因素的影响程度。

2。测试方案和方法

2.1。测试方案设计

测试加载50%,最终弯曲加载是80%,这与普通的交通和拥挤的交通水平。冻融和drying-wetting周期的环境主要发生在温带季风气候地区:−18°C ~ + 5°C在冬天和夏天25°C ~ 35°C。冬天相对湿度20% - -40%和60% - -80%在夏天,指平均湿度分布由高et al。20.)五个地区的中国东北,华北,华东和华中、西北、华南、西南。设计条件下混凝土耐久性试验的加载和冻融和drying-wetting周期如表所示1。

表1
疲劳试验加载和冻融条件和drying-wetting周期。

测试计划如下。

第一阶段。首先,试验梁加载压力水平(50%)或3.6万倍1.2万倍的压力(80%)的疲劳测试机。然后50冻融循环应力水平(50%)或25次冻融循环压力水平(80%)每隔4小时进行环境箱,温度范围的−18°C ~ + 5°C,湿度20% ~ 40%的范围内统一的利率。取出样品第二相同加载环境的盒子里,然后把它们和重置温湿度程序:温度范围25°C ~ 35°C,湿度60% ~ 80%的范围内控制间隔4 h和一段时间的一个月。最后,样品被测试强度,防冻指数和中孔结构。

第二阶段。在第一阶段的基础上,累积测试是按照同样的步骤进行第一阶段。最后,是采集样本进行抗拉强度测试和中构造测试。

第三阶段。第二阶段的基础上,疲劳载荷(应力水平50%)或1.8万倍6000倍的压力水平(80%)。然后每隔4小时25次冻融循环环境箱在冬季条件下进行。取出样品第二压力水平(50%)或6000倍1.8万倍的压力(80%)加载,然后将它们在环境中框和设置夏季温湿度条件,控制间隔4 h和一段时间的一个月。最后,是采集样本进行上述鉴定测试。

第四阶段。测试是按照相同的程序进行第三阶段直到疲劳破坏。然后是采集样本进行上述鉴定测试。

2.2。材料和试验方法

水泥是秦岭P。O 42.5 r;矿物填料S95类;粉煤灰是一级;粗集料公称最大尺寸是19毫米;河流砂的细度模数为2.6;高性能减水剂减率是26%;水是自来水。28 d混凝土抗拉设计强度C1, 4.5 MPa,和C2, 5.0 MPa。

疲劳试验是进行10 t mts - 810疲劳试验机;加载频率是10 HZ,三点正弦波加载模式,低和高应力比是0.1。9510年AutoPore IV中孔结构参数测量水星porosimetry。力量和防冻指数测试是按照规范。

3所示。结果分析和讨论

3.1。孔隙结构参数之间的关系和残余挠曲强度下加载和冻融和Drying-Wetting周期

之间的灰色关联分析结果孔隙结构参数和残余挠曲强度在不同加载和冻融和drying-wetting周期,如表所示2。众所周知,在50%的情况下加载水平和冻融和drying-wetting周期,孔隙结构参数之间的相关性的序列和残余挠曲强度经过三个周期如下:最可能的孔隙大小>孔隙度>危害较小孔隙>孔隙分形维数>无害的孔隙>更有害孔隙>总孔隙表面积>孔间距系数>有害孔隙>区域平均孔径和平均孔径。结果表明,影响混凝土强度的主要孔隙结构参数是最可能的孔隙大小、孔隙度、减少有害孔隙,孔隙分形维数和孔间距系数。同样,在80%的情况下加载水平和冻融和drying-wetting周期,序列如下:最可能的孔隙大小>孔隙分形维数>少有害孔隙>孔隙度>更有害孔隙>孔间距系数>无害的孔隙>有害孔隙>总孔隙表面积>面积平均孔径和平均孔径。主要的孔隙结构参数,影响混凝土强度是最可能的孔隙大小、孔隙分形维数,减少有害孔隙,孔隙度,孔隙更有害。

表2
孔隙结构参数之间的灰色关联度和强度在不同荷载水平和冻融和drying-wetting周期。

根据灰色关联分析的结果,当建立强度与孔隙结构参数之间的关系在不同的加载和冻融和drying-wetting周期,最可能的四个参数孔隙大小、孔隙度、减少有害的孔隙,孔隙分形维数可以作为主要的影响因素。公式(1)~ (4)通过多元线性回归分析和多元非线性回归分析。当加载水平是50%,更高的精度可以显示使用多个非线性方程的相关系数为0.970。之间的负相关显示力量和分形维数和最可能的孔隙大小。相反,强度和孔隙度之间的正相关显示和更少的有害的孔隙。根据影响程度顺序如下:分形维数>最可几孔径>孔隙度>有害孔隙较少。当加载水平是80%,0.999可以显示相关系数,同时使用多个线性方程和多个非线性方程。之间的负相关显示力量和更少的有害的孔隙。相反,之间的正相关关系显示力量和分形维数,最可几孔径和孔隙度。根据影响程度顺序如下:分形维数>孔隙度>危害较小孔隙>最可能孔隙大小。

3.2。孔隙结构参数之间的关系和防冻指数在加载下,冻融,Drying-Wetting周期

之间的灰色关联分析结果孔隙结构参数和防冻指数在不同加载和冻融和drying-wetting周期如表所示3。灰色关联度的顺序如下:无害的孔隙少>孔隙度>总孔隙表面积>有害孔隙>最可几孔径>孔隙分形维数>更有害孔隙>孔间距系数>有害孔隙>区域平均孔径和平均孔径,在50%的情况下加载水平和冻融和drying-wetting周期。同样,在80%的情况下加载水平和冻融和drying-wetting周期,序列如下:总孔隙表面积>无害的孔隙>孔隙度>少有害孔隙>最可几孔径>孔隙分形维数>更有害孔隙>有害孔隙和平均孔径平均孔径> >区域孔间距系数。

表3
孔隙结构参数和防冻之间的灰色关联度指数在不同荷载水平下,冻融和drying-wetting周期。

根据灰色关联分析的结果和考虑的重要性更少有害孔和孔间距系数,当防冻指数和孔隙结构参数之间的关系是建立在不同的加载和冻融和drying-wetting周期,这五个参数、孔隙度、总孔隙表面积,减少有害孔隙,最可几孔径、孔间距系数,选择。公式(5)~ (8通过回归分析。这两种载荷作用下水平和冻融和drying-wetting周期,更高的精度可以显示使用多个线性方程和相关系数为0.999。相对动弹性模量显示了一个最有可能的孔隙大小正相关,总孔隙表面积和孔隙度但负相关危害较小孔隙和孔隙间距系数。当加载水平是50%,孔隙结构参数的顺序的影响相对动态弹性模量如下:孔间距系数>总孔隙表面积>孔隙度>最可几孔径>有害孔隙较少。与此同时,当加载水平是80%,序列如下:最可能的孔隙大小>孔隙度>孔间距系数>总孔隙表面积减少有害孔隙>。

4所示。结论

下普通交通荷载和冻融和drying-wetting周期,影响混凝土强度的主要孔隙结构参数由最有可能的孔隙大小、孔隙度、减少有害孔隙,孔隙分形维数和孔间距系数。与此同时,在重交通荷载和冻融和drying-wetting周期,主要的孔隙结构参数最可几孔径,孔隙分形维数,减少有害孔隙,孔隙度,孔隙更有害。原因是造成的应力集中和应力扩散过程叠加的多个领域,随着孔隙结构的压缩和分裂效应占据了领先地位。加载结构的孔隙大小的影响。随着加载水平从50%上升到80%,孔隙分形维数(孔隙复杂性)有更多的影响比孔隙压力扩散。孔隙的数量成核只是混凝土损伤的快速发展的诱发因素,但对重载下的混凝土裂缝,孔隙分形维数的影响更显著。

在普通交通荷载和冻融和drying-wetting周期,强度和孔隙参数之间的关系应该与多个非线性方程表示。之间的负相关显示力量和分形维数和最可能的孔隙大小。相反,强度和孔隙度之间的正相关显示和更少的有害的孔隙。根据影响程度顺序如下:分形维数>最可几孔径>孔隙度>有害孔隙较少。同时,在重交通荷载和冻融和drying-wetting周期,可以显示使用多个相同的高精度线性方程和多个非线性方程组。之间的负相关显示力量和更少的有害的孔隙。相反,之间的正相关关系显示力量和分形维数,最可几孔径和孔隙度。根据影响程度顺序如下:分形维数>孔隙度>危害较小孔隙>最可能孔隙大小。

在冻融和drying-wetting周期下,普通的交通或重型交通载荷作用下,有一个更高的防冻指数之间的相关性和五个孔隙结构参数:孔隙度、总孔隙表面积,减少有害孔隙,最可几孔径和孔间距系数。

这两种载荷作用下水平和冻融和drying-wetting周期,防冻指数和孔隙参数之间的关系应该与多个线性方程描述。相对动弹性模量显示了一个最有可能的孔隙大小正相关,总孔隙表面积和孔隙度但负相关危害较小孔隙和孔隙间距系数。普通流量下,序列的孔隙结构参数的影响相对动态弹性模量如下:孔间距系数>总孔隙表面积>孔隙度>最可几孔径>有害孔隙较少。同时,根据交通拥挤,序列如下:最可能的孔隙大小>孔隙度>孔间距系数>少有害孔隙>总孔隙的表面积。

信息披露

Sheng-bo周(1979 -),博士,高级工程师,主要从事道路水泥混凝土结构和材料耐久性研究;王国栋梁,博士生导师,主要从事公路工程结构性能的研究。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究受到了广西自然科学基金(批准号GUIKE AC16380109),中国国家自然科学基金(51278059),广西重点实验室开放基金项目道路结构与材料(项目没有。2016年gxjgclkf - 004)。