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基于分形理论对混凝土孔结构的初步认识

摘要：混凝土内部的孔结构非常复杂，为了提高分析的有效性，深入地分析了分形理论在其中的应用。首先，对分形理论的基本原理进行概述；其次，研究了混凝土的孔结构形成原理，并且讨论了其分类方法；然后，探究了混凝土孔结构的分形特征，并且构建了相应的分形模型；最后，研究了混凝土孔结构的分形维数和混凝土性能参数之间的关系，分析结果表明利用分形理论研究混凝土孔结构性能是切实可行的。

关键词：分形理论；混凝土孔结构；性能

1.绪论

硬化后的混凝土结构属于一种复合材料体系，具有多相、非均质和多层次的特征。从宏观上看，混凝土具有不规则性、非线性以及不确定性等特征。从微观上看，混凝土具结构非常复杂。混凝土的宏观和微观特征直接影响着其力学性能和使用性能。为了能够深入分析混凝土孔结构对其性能的影响，对其复杂性进行定量描述，应该寻求一种行之有效的方法。分形理论是一门新兴科学，可以用于描述物质的复杂性和不规则性，因此，分形理论在混凝土孔结构的应用是切实可行的[1]。

混凝土孔结构的细观研究受到了科学家的普遍关注，大量相关研究表明，混凝土的孔结构特征对混凝土材料的气密性、抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性等物理性能以及强度、刚度、韧性等力学性能有着重要的影响。孔结构研究主要包括：孔隙率、孔径分布和孔几何学。在国际上大部分混凝土研究学者更是将孔结构当作水泥石中的一个关键组成部分，为了能够深入地研究混凝土孔隙的分形特点，基于分形理论分析混凝土结构的形成条件以及孔结构的分形特征，特别是冻融循环以后的混凝土孔隙分形特点，具有较为重要的理论价值和应用意义。

2. 分形的基本理论

3. 混凝土的孔结构形成原理及分类

4. 混凝土孔结构的分形维数

5. 结论

混凝土孔结构具有显著的分形特征，可以利用分形理论分析混凝土孔结构的特征。分形维数是混凝土孔结构重要的参数，随着分形维数的增加，混凝土孔隙结构的不规则性和模糊性相应的增加。利用分形理论研究混凝土的宏观性能具有较为重要的研究价值。

参考文献：

[1] 唐明，李晓. 多种因素对混凝土孔结构分形特征的影响研究[J]. 沈阳建筑大学学报：自然科学版， 2005, 21(3):232-237.

[2] 王东生，曹磊. 混沌、分形及其应用[M]. 合肥：中国科学技术大学出版社，1995.

[3] 刘代俊. 分形理论在化学工程中的应用[M]. 北京：化学工业出版社， 2006.

[4] 喻乐华，欧辉，段庆普. 掺珍珠岩水泥石孔分形维数及其与孔结构、强度的关系[J]. 材料科学与工程学报， 2007, 25(2): 201-204.

[5] 韦江雄，余其俊，曾小星，等. 混凝土中孔结构的分形维数研究[J]. 华南理工大学学报：自然科学版， 2007, 35(2):121-124.

[6] 唐明. 混凝土材料分形特征及应用研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学材料科学与工程学院， 2003.