毕业论文课题相关文献综述

一.引言

混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，海洋的开发，地热工程，造船业，机械工业等领域，混凝土也是重要的材料。水泥是混凝土的重要成分之一，2006年我国水泥产量12.4亿吨，占世界的近50％。其中，山东省水泥产量为1.66亿吨，占全球首位，江苏省水泥产量为1.09亿吨，超过美国。然而，我国的混凝土的使用寿命却不容乐观。

据资料显示，京珠高速公路，湖南省湘潭至宜章段共300 km，2001年建成，耗资63.8亿元，每6 km有一维修处，湖南省境内的长潭、莲易、长久高速公路也在通车后3～5年内进行全面或部分大修。青海省西宁曹家堡机场，1996年建成，因损坏严重，进行修复后又损坏。陕西阳平关至安康的铁路线上，65个大型预应力钢筋混凝土桥梁，因碱集料反应严重损坏。京广线石家庄154甲号桥103孔，70年建成，2002年开裂、破坏、换梁，京通、京秦、胶济、京沪、新兖、陇海等线有大量预应力钢筋混凝土桥梁因碱集料反应而损坏。贵州省织金县城300万元的15层大楼未盖成就要炸毁。北京中国体育博物馆因地基不均匀下沉，使用不到15年。据统计，桥梁设计寿命60～100年，10年即开始破坏。混凝土道路的平均寿命约为设计寿命的1/3。机场道面的平均寿命约为设计寿命的一半。要使混凝土取得较长寿命，材料的选择是关键，提高混凝土寿命是对资源、能源最大的节约和对环境最大的保护。而提高混凝土的寿命关键之一在于提高其力学性能。

二．研究对象及其有关性质测定方法的概念

混凝土的主要成分有水泥、砂（细集料）、石子（粗集料）、外加剂、矿物掺合料和水。砂和石子作为骨料含量在混凝土中要占到70%以上，对混凝土的性能起着重要的作用，可以抑制混凝土的收缩。普通混凝土所用的骨料一般按照粒径的大小分为两种：粗骨料和细骨料，粗骨料是颗粒粒径大于4.75mm的颗粒。骨料按形成的条件分类可分为天然骨料如砂、石、碎石等，人工骨料如工业废料、工业副产品、经破碎后的混凝土、城市垃圾等。所以骨料作为混凝土的重要组成部分，其表面形态、孔隙率对混凝土材料的性能有着重要的影响。混凝土强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度，而水泥石强度及其与骨料的粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料的性质有密切关系。同时，龄期及养护条件等因素对混凝土强度也有较大影响。粗骨料对混凝土强度的影响主要表现在颗粒形状和表面特征上。碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高。高炉炼铁时产生的熔融渣, 经自然冷却形成的石质材料,称为高炉重矿渣, 简称重矿渣。长期以来,国内外在重矿渣的综合利用方面进行了大量的试验研究并取得了可喜的成就, 其中将重新选铁后的矿渣碎石用作混凝土骨料, 不但具有很好的经济效益,其环保效果也很明显^[1,3]。但重矿渣碎石其表面形态和内部结构与天然碎石相比，明显不同，其表面和内部存在着大量的孔洞,因而天然碎石和重矿渣碎石表面形态的不同对混凝土性能（抗压强度，抗折强度，劈拉强度）也有巨大的影响。

选用多孔重矿渣碎石和天然碎石作为研究对象。可采用图形分析、分形理论及微观测试等手段，从外部和内部两个角度，表征这两种骨料的表面形态和内部结构，然后确定配合比，研究重矿渣对混凝土力学性能（抗压强度、抗折强度、劈拉强度）的影响^[2].

分形理论：分形几何学是一门以非规则几何形态为研究对象的几何学。由于不规则现象在自然界是普遍存在的,因此分形几何又称为描述大自然的几何学。但目前分形还没有一个确切的定义, 分形是对没有特征长度但有某种意义下的自相似性的形体和结构的总称^[4]。

分形维数的定义：分形维数是描述分形的重要参数, 能够反映分形的基本特征, 但由于侧重面不同, 有多种定义和计算方法。常见的有相似维数、豪斯道夫维数、容量维数、计盒维数等, 它们有各自不同的应用。以下介绍几种常见的定义^[5]。

相似维数D_S：一般来说, 如果某图形是由把原图缩小为1 /r 的相似的N 个图形组成, 则有:

r^D=N, D^S = logN / log r的关系成立, 则指数D称为相似维数,D可以是整数, 也可以是分数。相似维数, 通常被定义为具有严格自相似性的维数。