张广泰等：硫酸盐侵蚀作用下纤维锂渣混凝土裂缝的分形特征 211· (a) (b) 图2混凝土柱侵蚀及试验图.(a)已施加荷载的钢筋混凝土柱：(b)混凝土柱大偏心受压试验 Fig.2 Corrosion and test of reinforced concrete column:(a)loaded reinforced concrete column;(b)large eccentric compression test of reinforced concrete column (a) (b) (c) P6热-30 L益h (d) (e) Plic 90 图3不同侵蚀时间下的聚丙烯纤维锂渣混凝土外观形貌.(a)0d:(b)30d:(c)60d:(d)90d:(e)120d:(f)150d Fig.3 Appearance morphology of polypropylene fiber lithium slag concrete under different erosion times:(a)0 d;(b)30 d;(c)60 d;(d)90 d;(e)120 d; ()150d 破坏荷载时，发出密集的撕裂破碎响声，随之试块 凝土柱伴随受压响声随之破坏.图4为P℃和 被压缩破坏. PLC混凝土大偏心受压柱破坏图.图中PC-90-0.35 2.3试件分析 代表聚丙烯纤维混凝土柱在硫酸盐溶液中浸泡 PC试件与PLiC试件破坏过程大致相同，在第 90d,浸泡期间所施加的应力比为0.35 一阶段加载过程中，加载至极限荷载的13%~ 3试块裂缝分形特征及抗压强度 15%时，通过全自动裂缝测宽仪进行观测，此时混 凝土柱受拉区出现微小裂纹，裂缝分布较为均匀， 3.1试块裂缝分形维数计算 呈水平方向发展，并向受压区延伸贯通；当荷载逐 分形维数的计算方法有盒计数法、随机游走 渐增大时，裂缝宽度逐渐增加，裂缝数目也逐渐增 法和频域法等，其中盒计数法是一种常用的分形 多，并从较宽的裂缝周围处发展许多细小的微裂 维数计算方法.其计算过程为，取边长为r的方 缝并继续延伸；当荷载加载至160kN时，混凝土受 盒，用方盒覆盖图形区域，计数多少方盒内部含有 拉受压区裂缝已经贯通，裂缝裂缝最大宽度为 图形，将所得非空盒子数记为N),然后缩小盒子 0.45mm;在第二阶段的加载过程中采用位移控制 尺寸，继续上述操作，最终得到一系列的(r,N(r) 加载，加载速率为0.2mms,此时裂缝宽度逐步 数据，通过回归分析得到lnN(r少-ln(Ir)曲线，若所 增大，上下牛腿附近出现细微裂纹，继续加压，混 得曲线为线性相关的直线，则证明图形具有分形破坏荷载时，发出密集的撕裂破碎响声，随之试块 被压缩破坏. 2.3    试件分析 PC 试件与 PLiC 试件破坏过程大致相同，在第 一阶段加载过程中 ，加载至极限荷载 的 13%～ 15% 时，通过全自动裂缝测宽仪进行观测，此时混 凝土柱受拉区出现微小裂纹，裂缝分布较为均匀， 呈水平方向发展，并向受压区延伸贯通；当荷载逐 渐增大时，裂缝宽度逐渐增加，裂缝数目也逐渐增 多，并从较宽的裂缝周围处发展许多细小的微裂 缝并继续延伸；当荷载加载至 160 kN 时，混凝土受 拉受压区裂缝已经贯通 ，裂缝裂缝最大宽度为 0.45 mm；在第二阶段的加载过程中采用位移控制 加载，加载速率为 0.2 mm∙s−1，此时裂缝宽度逐步 增大，上下牛腿附近出现细微裂纹，继续加压，混 凝土柱伴随受压响声随之破坏 . 图 4 为 PC 和 PLiC 混凝土大偏心受压柱破坏图，图中 PC−90−0.35 代表聚丙烯纤维混凝土柱在硫酸盐溶液中浸泡 90 d，浸泡期间所施加的应力比为 0.35. 3    试块裂缝分形特征及抗压强度 3.1    试块裂缝分形维数计算 分形维数的计算方法有盒计数法、随机游走 法和频域法等，其中盒计数法是一种常用的分形 维数计算方法. 其计算过程为，取边长为 r 的方 盒，用方盒覆盖图形区域，计数多少方盒内部含有 图形，将所得非空盒子数记为 N(r)，然后缩小盒子 尺寸，继续上述操作，最终得到一系列的 (r，N(r)) 数据，通过回归分析得到 lnN(r)−ln(1/r) 曲线，若所 得曲线为线性相关的直线，则证明图形具有分形 (a) (b) 图 2    混凝土柱侵蚀及试验图. （a）已施加荷载的钢筋混凝土柱；（b）混凝土柱大偏心受压试验 Fig.2     Corrosion  and  test  of  reinforced  concrete  column:  (a)  loaded  reinforced  concrete  column;  (b)  large  eccentric  compression  test  of  reinforced concrete column (a) (b) (c) (d) (e) (f) 图 3    不同侵蚀时间下的聚丙烯纤维锂渣混凝土外观形貌. （a）0 d；（b）30 d；（c）60 d；（d）90 d；（e）120 d；（f）150 d Fig.3    Appearance morphology of polypropylene fiber lithium slag concrete under different erosion times: (a) 0 d; (b) 30 d; (c) 60 d; (d) 90 d; (e) 120 d; (f) 150 d 张广泰等： 硫酸盐侵蚀作用下纤维锂渣混凝土裂缝的分形特征 · 211 ·