界面弧形裂纹对混凝土开裂强度的影响研究

论文摘要

混凝土由于水分蒸发、干缩、泌水以及骨料与砂浆变形不一致等原因会导致骨料与砂浆的界面层中产生弧形裂纹,从而对混凝土开裂强度产生很大影响.从细观角度将混凝土视作由粗骨料和水泥砂浆组成的两相复合材料,并将界面层视为粗骨料与水泥砂浆的接触层进行分析.首先基于相互作用直推估计(interaction direct derivative, IDD)法,考虑混凝土中骨料颗粒的相互作用,将施加在混凝土表征体积元的远场外荷载等效为无限大基体中含单一骨料的等效外荷载.然后,将等效外荷载转化为最大和最小主应力,基于断裂力学理论得到界面层中弧形裂纹的应力强度因子,并根据复合型裂纹幂准则判断弧形裂纹是否发生开裂,进而来研究混凝土开裂强度的变化规律.通过与数值模拟结果的比较,验证了界面弧形裂纹应力强度因子解析解的有效性,参数分析结果表明,当裂纹与最大主应力垂直或与最小主应力呈45°夹角时,骨料周围弧形裂纹最易发生开裂破坏.随着裂纹长度增加,混凝土受拉和受压开裂强度先减小后增大,且均存在最不利的裂纹长度.混凝土开裂强度随着骨料体积分数的增加而增大,随着骨料粒径的增大而减小.在裂纹长度较小时,增大骨料的弹性模量有利于提高混凝土开裂强度.骨料周围承受同号应力可以提高混凝土的开裂强度,反之,异号应力会降低开裂强度.

论文目录

• 引 言
• 1 混凝土细观力学模型
•   1.1 IDD法
•   1.2 基于IDD法的外荷载等效
• 2 界面弧形裂纹应力强度因子计算
•   2.1 界面层弧形裂纹开裂
•   2.2 混凝土开裂强度
• 3 弧形裂纹应力强度因子的数值验证
• 4 参 数 分 析
•   4.1 裂纹位置对混凝土开裂强度的影响
•   4.2 界面裂纹弧心角对应力强度因子的影响
•   4.3 骨料含量对混凝土开裂强度的影响
•   4.4 骨料弹性模量对混凝土开裂强度的影响
•   4.5 骨料粒径对混凝土开裂强度的影响
•   4.6 侧向应力对混凝土开裂强度的影响
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 尹月明,李宗利,李东奇,吕从聪

关键词: 混凝土骨料,界面弧形裂纹,断裂力学,开裂强度

来源: 应用数学和力学 2019年09期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,无机化工,建筑科学与工程

单位: 西北农林科技大学水利与建筑工程学院,三峡大学水利与环境学院

基金: 国家重点研发计划(2017YFC405101-2),国家自然科学基金(51379178)~~

分类号: O346.1;TU528

页码: 1011-1024

总页数: 14

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