工程科学学报.第44卷.第2期：208-216.2022年2月 Chinese Journal of Engineering,Vol.44,No.2:208-216,February 2022 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.10.001;http://cje.ustb.edu.cn 硫酸盐侵蚀作用下纤维锂渣混凝土裂缝的分形特征 张广泰2)区，陈勇，鲁海波，李雪藩) 1)新疆大学建筑工程学院.乌鲁木齐8300462)新疆维吾尔自治区建筑结构与抗震重点实验室.乌鲁木齐830046 ☒通信作者.E-mail:zgtlxh@126.com 摘要为探究新型混凝土受硫酸盐侵蚀后的力学性能，采用质量分数为5%的硫酸盐溶液全浸泡加速侵蚀法，对11组聚丙 烯纤维混凝土(PC)试块、11组聚丙烯纤维锂渣混凝土(PLiC)试块、8根PC大偏心受压柱和8根PLiC大偏心受压柱进行侵 蚀试验，得到了不同侵蚀时间下混凝土的力学性能.基于分形理论分析了试块及构件破坏时表面裂缝分布的分形特征，详细 讨论了试块及构件表面裂缝分形维数与其侵蚀时间、抗压强度、极限承载力之间的关系.研究表明，P℃和PLC立方体抗压 强度随侵蚀天数先增加后降低，在120d达到最大：试块及构件破坏时表面裂缝分布具有分形特征，试块表面裂缝分形维数随 侵蚀天数的增加呈现先增加后减少再增加的规律，随试块抗压强度的提高而减少；P℃及PLC混凝土大偏心柱极限承载力随 侵蚀天数的增加先增加后减少，锂渣的掺入可以提高聚丙烯纤维混凝土柱的抗硫酸盐侵蚀能力，构件破坏时表面裂缝分形维 数随硫酸盐侵蚀天数呈现震荡上升的趋势：因此混凝土表面裂缝的分形特征可作为判定构件损伤程度的指标之一，可为今后 对在役混凝土结构承载力和寿命预测提供参考. 关键词硫酸盐侵蚀：分形理论：混凝土大偏心柱：聚丙烯纤维：锂渣 分类号TU503 Fractal characteristics of fiber lithium slag concrete cracks under sulfate attack ZHANG Guang-tai,CHEN Yong,LU Hai-bo,LI Xue-fan 1)School of Architecture and Engineering,Xinjiang University,Urumqi 830046,China 2)Xinjiang Uygur Autonomous Region Key Lab of Building Structure and Earthquake Resistance,Urumqi 830046,China Corresponding author,E-mail:zgtlxh@126.com ABSTRACT Natural corrosion of concrete structure due to sulfate poses a serious threat to people's lives and property.Therefore,it is of great practical significance to study the phenomenon of sulfate corrosion on concrete.In order to explore the mechanical properties of a new type of concrete corroded by sulfate,a full immersion accelerated erosion method was used with 5%sulfate solution.Erosion tests were performed on 11 groups of polypropylene fiber reinforced concrete (PC)specimens,11 groups of polypropylene fiber lithium slag concrete (PLiC)specimens,8 PC columns with large eccentricity,and 8 PLiC large eccentric columns.The mechanical properties of concrete under different erosion times are obtained.Based on the fractal theory,the fractal characteristics of surface crack distribution of specimens and columns are analyzed.In addition,the relationship between the fractal dimension of surface crack and erosion time, compressive strength,and ultimate bearing capacity is discussed.Results show that the compressive strength of PC and PLiC initially increases and then decreases with increased erosion days,reaching a maximum of 120 days.The distribution of surface cracks is observed to be fractal when they are broken.With increased erosion days,fractal dimension of surface cracks initially increases,then decreases,and finally increases again.On the other hand,a decreasing trend of fractal dimension of surface cracks is observed with increased compressive strength.The ultimate bearing capacity of PC and PLiC columns with large eccentricity increases first and then decreases with erosion days.Addition of lithium slag is observed to improve the sulfate resistance of polypropylene fiber reinforced 收稿日期：2020-09-08 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51968070)硫酸盐侵蚀作用下纤维锂渣混凝土裂缝的分形特征 张广泰1,2) 苣，陈    勇1)，鲁海波1)，李雪藩1) 1) 新疆大学建筑工程学院，乌鲁木齐 830046    2) 新疆维吾尔自治区建筑结构与抗震重点实验室，乌鲁木齐 830046 苣通信作者， E-mail: zgtlxh@126.com 摘    要    为探究新型混凝土受硫酸盐侵蚀后的力学性能，采用质量分数为 5% 的硫酸盐溶液全浸泡加速侵蚀法，对 11 组聚丙 烯纤维混凝土（PC）试块、11 组聚丙烯纤维锂渣混凝土（PLiC）试块、8 根 PC 大偏心受压柱和 8 根 PLiC 大偏心受压柱进行侵 蚀试验，得到了不同侵蚀时间下混凝土的力学性能. 基于分形理论分析了试块及构件破坏时表面裂缝分布的分形特征，详细 讨论了试块及构件表面裂缝分形维数与其侵蚀时间、抗压强度、极限承载力之间的关系. 研究表明，PC 和 PLiC 立方体抗压 强度随侵蚀天数先增加后降低，在 120 d 达到最大；试块及构件破坏时表面裂缝分布具有分形特征，试块表面裂缝分形维数随 侵蚀天数的增加呈现先增加后减少再增加的规律，随试块抗压强度的提高而减少；PC 及 PLiC 混凝土大偏心柱极限承载力随 侵蚀天数的增加先增加后减少，锂渣的掺入可以提高聚丙烯纤维混凝土柱的抗硫酸盐侵蚀能力，构件破坏时表面裂缝分形维 数随硫酸盐侵蚀天数呈现震荡上升的趋势；因此混凝土表面裂缝的分形特征可作为判定构件损伤程度的指标之一，可为今后 对在役混凝土结构承载力和寿命预测提供参考. 关键词    硫酸盐侵蚀；分形理论；混凝土大偏心柱；聚丙烯纤维；锂渣 分类号    TU503 Fractal characteristics of fiber lithium slag concrete cracks under sulfate attack ZHANG Guang-tai1,2) 苣 ，CHEN Yong1) ，LU Hai-bo1) ，LI Xue-fan1) 1) School of Architecture and Engineering, Xinjiang University, Urumqi 830046, China 2) Xinjiang Uygur Autonomous Region Key Lab of Building Structure and Earthquake Resistance, Urumqi 830046, China 苣 Corresponding author, E-mail: zgtlxh@126.com ABSTRACT    Natural corrosion of concrete structure due to sulfate poses a serious threat to people's lives and property. Therefore, it is of great practical significance to study the phenomenon of sulfate corrosion on concrete. In order to explore the mechanical properties of a new type of concrete corroded by sulfate, a full immersion accelerated erosion method was used with 5% sulfate solution. Erosion tests were performed on 11 groups of polypropylene fiber reinforced concrete (PC) specimens, 11 groups of polypropylene fiber lithium slag concrete (PLiC) specimens, 8 PC columns with large eccentricity, and 8 PLiC large eccentric columns. The mechanical properties of concrete under different erosion times are obtained. Based on the fractal theory, the fractal characteristics of surface crack distribution of specimens  and  columns  are  analyzed.  In  addition,  the  relationship  between  the  fractal  dimension  of  surface  crack  and  erosion  time, compressive strength, and ultimate bearing capacity is discussed. Results show that the compressive strength of PC and PLiC initially increases  and  then  decreases  with  increased  erosion  days,  reaching  a  maximum  of  120  days.  The  distribution  of  surface  cracks  is observed to be fractal when they are broken. With increased erosion days, fractal dimension of surface cracks initially increases, then decreases,  and  finally  increases  again.  On  the  other  hand,  a  decreasing  trend  of  fractal  dimension  of  surface  cracks  is  observed  with increased compressive strength. The ultimate bearing capacity of PC and PLiC columns with large eccentricity increases first and then decreases with erosion days. Addition of lithium slag is observed to improve the sulfate resistance of polypropylene fiber reinforced 收稿日期: 2020−09−08 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51968070） 工程科学学报，第 44 卷，第 2 期：208−216，2022 年 2 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 44, No. 2: 208−216, February 2022 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.10.001; http://cje.ustb.edu.cn