混凝土破坏机理的探讨..docVIP

混凝土破坏机理分析 秦国梁 （南昌大学 建筑工程学院 江西 南昌 6003113039） 摘要 本文阐述了混凝土的破坏过程，通过对裂缝的观察和发展的分析总结，建立了混泥土应力应变关系，最后探讨了提高混凝土的可能途径。 关键词 混凝土 抗压强度 破坏机理 应力应变关系 Research on Concrete destruction mechanism Qin guo liang (nan chang university ,Jiangxi) Abstract: This paper expounds the failure process of concrete. Through the crack observation and fracture development . this paper analyzes and summarizes the established concrete of the stress strain relationship .finally discusses how to improve the strength of concrete in possible ways. Key word: concrete , the compressive strength , failure mechanism ,the stress strain relationship 混凝上的抗压强度是混凝土材料最基本的性质, 也是实际工程所要求的基本指标。混凝土抗压强度是以破坏时的压应力大小来衡量的。因此,研究混凝土的强度必须从研究混凝土的破坏入手。 1混凝土的破坏过程 混凝土的破坏过程人们根据试验机以及从混凝土内部结构的亚微观分析发现,混凝土在承受载荷以前已含有微裂纹,存在宏观的缺陷,如裂纹、夹渣、气泡、孔穴、偏析等。混凝土的破坏正是由潜在的各种缺陷引起的,其破坏过程实际上就是微裂纹萌生、扩展、贯通,直到产生宏观裂纹,导致混凝土失稳破裂的过程。据此,可以将混凝土的破坏过程分为三个阶段 ,以单轴压缩(或拉伸) 应力状态为例加以说明。第一阶段在30 %～40 %极限抗压强度(60%极限抗拉强度内) ,此时认为在这个阶段材料是准弹性的。随着载荷的增加,由于砂浆和骨料沿开裂面产生了相对滑动,裂纹向砂浆中扩展,从而进入第二阶段。此时,众多的裂纹缓慢、稳定的发展着,停止加荷,裂纹的扩展也中断,所以该阶段也叫做稳定的裂纹扩展阶段,此后,当这些微裂纹相互贯通,形成控制强度的宏观裂纹时,裂纹进入不稳定扩展阶段,即第三阶段。此后,应力—应变曲线还存在一个下降段,逐渐失去承载能力。而整个应力—应变曲线说明了裂纹的产生、扩展和失稳过程。显然其中的非线性与混凝土结构中的微裂纹形成有关。由于混凝土内部裂纹有一个稳定的发展阶段,因此,可认为混凝土裂纹的端部有一个微裂纹区,那个微裂纹区有时也称断裂过程区。随着载荷的增加,微裂纹区裂纹数量增加,肉眼可见的裂纹逐渐变成真正的裂纹(通常称为微裂纹的亚临界扩展) ,纹端前移,又出现新的微裂纹区。这就是混凝土中裂纹的发展过程。 2裂缝发展过程 以用显微镜直接观察加荷至不同应力的混凝土的切片为例, 可发现裂缝的发展过程为： （1）当施加应力/破坏强度=0,即未加荷时, 混凝土内部已存在许多预存裂缝, 它们大都是集料与水泥浆休界面的粘结裂缝； （2）当施加应力/破坏强度=0.3时, 裂缝状态基本上0/0时相同, 可以认为在此应力水平下, 预存裂缝基术上未扩, 也未产生新的裂缝； (3)当施加应力/破坏强度=0.5时, 在粗集料与水泥桨体界面上引发出了新的粘结裂缝, 在水灰比较大的情况下还可观察到粘结裂缝已扩展到基材中, 同时基材中也出现少量砂浆裂缝； (4) 当施加应力/破坏强度=0.7时, 粘结裂缝继续扩展并大量向基材中延伸, 砂浆裂缝不断增多并开始将邻近的粘结裂缝连结起来成为连续裂缝； (5) 当施加应力/破坏强度=0.9时, 粘结裂缝及砂浆裂缝迅速增加, 并相互形成连续裂缝, 试件侧面的混凝土开始剥落； (6) 当施加应力/破坏强度=1时, 形成许多贯通裂缝,混凝土达到其强度极限。虽然由于各种观测方法的灵敏度不同,以致所发现的相对于裂缝不同发展阶段的应力水平略有差异, 但所得的结果都证实, 混凝七中裂缝的发展经历了三个阶段:裂缝引发阶段、裂缝缓慢生长阶段、裂缝快速生长阶段;在混凝土中并不是单一裂缝的扩展,其中有众多的裂缝, 裂缝扩展途径也极其曲折及粗糙。 3混凝土的应力应变关系 应力-应变关系是混凝土在外力作用下变形及破坏现象的外部表现。在最简单的情况下，混凝土可视为一级二相复合材料，即可将混