混凝土细观损伤机理探析

由于混凝土是多相复合材料，在承载前已存在众多随机分布的黏结界面、微裂隙与微孔洞等不连续原始缺陷。在浇筑时骨料下沉并伴随着拌和水的上浮泌作用促使水富集在石子颗粒下侧，从而形成微孔洞；在浇筑后养护期间，混凝土由于水泥与粉煤灰水化固结时产生水化热而膨胀，而水泥、粉煤灰又发生干缩湿胀并受到骨料的制约。上述作用综合的结果是众多隐蔽的黏结界面与微孔洞在养护期间逐渐形成随机分布的微裂纹，混凝土试件的X光照片也证实其内部石子与砂浆、水泥与砂子的黏结界面上存在着众多微裂纹，从细观上看可视为结合缝。因此，微裂纹类不连续原始缺陷都可视为混凝土的初始细观损伤状态与性状。

在承载后，初始的微裂纹类缺陷都会成长、连通与扩展，首先是在石子与砂浆的界面成长、扩展，并在砂浆中连通、扩展。试验观察表明，当施加载荷不大时，界面上初始微裂纹的长度与宽度都在增加，有的还连成新的界面裂纹，但在砂浆内部产生的微裂纹甚少。随着载荷增加，界面裂纹向砂浆内部延伸，并与原有的砂浆微裂纹连通。当载荷增大到峰值时，界面裂纹扩展在混凝土内部广泛发生，此时即使载荷不增加，裂纹也会继续扩展，并迅速形成宏观裂缝，这时即使载荷递减，裂缝也仍会失稳扩展，最终导致混凝土破坏。综上所述，由于混凝土中众多微裂纹在承载后成长、连通与扩展，必然造成材质劣化、力学性能降低和承载能力下降。混凝土受力变形时其内部微裂纹成长、连通与扩展，其弹性、强度、刚度等主要宏观力学性能，随其材质损伤劣化而不断降低，这种材质与性能随其连续损伤而演变的规律，可视为混凝土的细观损伤机理（王文安等，1996）。(www.xing528.com)