Get素混凝土裂缝研究
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3.在细观尺度上，混凝土断裂从初始起裂到 形成临界失稳扩展，经历了一个明显的亚 临界扩展过程；
4.混凝土存在断裂过程区，断裂过程区伴随 混凝土亚临界裂纹扩展而存在，裂纹尖端 微开裂与裂纹周围附近区域的微开裂没有 本质区别。
3.断裂过程区及亚临界扩展研究
由于测试方面的困难，目前关于断裂过程 区的研究还无法取得一致的认识。现在可 以确定的是由于断裂过程区的存在，造成 混凝土断裂试验中普遍存在尺寸效应。
2.混凝土裂缝微观描述
一些学者通过模型和三点弯曲断裂SEM试验，详 细研究了混凝土断裂全过程和亚临界扩展的细观 机理。试验中，为了深入认识混凝土断裂行为及 其微细观物理力学过程，应用带扫描电镜全数字 电液伺服加载系统实时原位观测了混凝土试件从 加载开始到最终破坏全过程中内部细观裂纹起裂、 扩展、汇聚直至最终破坏的演化机制。试验中获 得了混凝土断裂全过程中不同加载时期内部细观 裂纹扩展状态和细观结构变化的照片，并对开裂 过程进行了微细观描述。
[2] Wittmann F H "Fracture Toughness and Fracture Energy of Concrete",Elsevier Science Publisher, The Netherlands,1986.629-694.
[3] Bazant Z P, "Crack band theory for fracture of concrete.", Materials and Structures, 1983,16(93).155177.
4.裂缝模型的提出
混凝土材料开裂模型主要分为两种：弥散 裂缝模型(也可称为模糊裂缝模型)和分离裂 缝模型。
弥散裂缝模型是建立在试验现象上，根据 试验中对各种现象(如塑性等)的观察，采用 平均应力——应变关系公式化。
分离裂缝模型运用断裂力学的有关知识， 对微观的应力——应变关系进行描述。比 较两种模型，分离裂缝模型在分析中的实 现较复杂和费时，需要在有限元分析中不 断对模型的网格进行重新划分。弥散裂缝 模型应用与结构的应力和应变为常量常量 的领域面积内。然而，结构包含的区域中， 应力和应变是扰动和重分布的，因此，分 离裂缝模型更加适于进行应力及应变不断 发展变化的情况。另外，分离裂缝能够在 试验中观察到，所以，分离裂缝模型可以 被用来对不同结构构件的界面或者构件的 不同性质区域的截面进行分析。
试验表明，混凝土材料的细观断裂是一个 非常复杂的过程，细观裂纹起裂和临界扩 展均表现出显著的不规则性和不连续性：
1.断裂裂纹无论细观还是宏观尺度上总是互 相“桥接”绕骨料向前扩展的，扩展路径 明显受到骨料的影响，扩展路径不是平直 的，而是曲折的；
2.初始起裂裂纹并不一定演变为导致混凝土 最终破坏的临界失稳裂纹；
弥散裂缝模型可以分为固定裂缝模型以及 旋转裂缝模型。在固定裂缝模型中，裂缝 方向由开裂瞬间主应力方向给出。而旋转 裂缝模型中，主应力方向与主应变方向一 致，这样，在开裂截面处没有剪应变发生。
对于旋转裂缝模型，应力——应变关系按 照正交各向异性材料固定的主n-t轴，这里n 指(I型断裂)开裂面的法向，t指(ii型断裂)开 裂面的切向。
旋转裂缝模型假定开裂方向与主应变得方 向始终保持平行。这一假定符合试验现象。 Gupta和Akbar(1984)对试验中裂缝旋转的解 释为：当裂缝出现时，会引起刚度的变化， 形成应力不平衡，此时在裂缝处出现平行 于裂缝的不平衡剪应力。这样，混凝土中 主应力方向不再平行与裂缝方向，导致裂 缝方向出现变化。
研究发现，断裂过程区是一个微裂纹网络 区，网络有分岔、相交等现象。微裂纹网 络的形成和扩展由材料内部细观结构及外 部荷载作用决定。沿着裂缝扩展方向是微 裂纹的主方向，微裂纹的开度仅为1.0μm。 在微裂纹过程区扩展中，各裂纹相互抑制、 竞争。由于主微裂纹的扩展，其附近区域 成为卸载区，与之竞争的微裂纹闭合，从 而受到抑制。断裂过程区的宽度一般约为 0.5mm，长度约2-3mm。
同时，一些研究表明，在荷载作用下，混 凝土宏观裂缝的端部高应力区将出现微裂 纹区，随着荷载的增大和微裂缝的增长， 及光弹性 贴片法的研究也说明，随着缝端应力的不 断增大，微裂缝区内微裂纹的生成量也不 断增大，微裂纹间相互搭接，在缝端会逐 步形成一布满微裂纹的损伤区。当遇见粗 骨料时，微裂纹扩展方向会发生偏转。当 荷载达到一定值，损伤区的微裂纹己经得 到充分发展时，宏观裂缝就会出现亚临界 扩展过程。
[4]赵国藩.光弹贴片法研究混凝土裂缝扩展过程[J], 水力发电学报,1991(3) ,8-170.
[5]鞠杨,刘彩平,谢和平,混凝土断裂及亚临界扩展 的细观机制[J],工程力学, V61.20 ,2003(10),1-9.
一般来说，因为裂缝出现后应力重分布以 及过度的应力旋转，因此，与旋转裂缝模 型相比，固定裂缝模型得出的结果与试验 结果比较呆板。研究也表明，旋转裂缝模 型的分析结果与试验结果有较好的符合。
5.结论 对素混凝土的裂缝形成机理和计算模型进
行了详细的研究和探讨。
参考文献：
[1] Kaplan M F. "Crack propagation and the fracture of concrete", Joumal of the American Concrete Institute,1961,58(5).591-610.
sA素混凝土裂缝研究
1.素混凝土裂纹分析
混凝土是一种由粗骨料、细骨料和水泥浆体等组 成的多相材料，由于其自身存在的诸多优点，多 年来广泛应用与土木、水利、交通和矿山等工程 领域，取得了很大的经济效益和实用价值。但是， 混凝土内部存在许多微裂缝、微空隙等初始缺陷， 这些缺陷的抗拉强度远低于混凝土基体的抗拉强 度，导致混凝土构件在受力后存在着易开裂和脆 性断裂的问题，因此，正确阐述混凝土断裂时内 部缺陷的演化方式和物理力学性能一直是国内外 有关学者的重点研究课题之一。
4.混凝土存在断裂过程区，断裂过程区伴随 混凝土亚临界裂纹扩展而存在，裂纹尖端 微开裂与裂纹周围附近区域的微开裂没有 本质区别。
3.断裂过程区及亚临界扩展研究
由于测试方面的困难，目前关于断裂过程 区的研究还无法取得一致的认识。现在可 以确定的是由于断裂过程区的存在，造成 混凝土断裂试验中普遍存在尺寸效应。
2.混凝土裂缝微观描述
一些学者通过模型和三点弯曲断裂SEM试验，详 细研究了混凝土断裂全过程和亚临界扩展的细观 机理。试验中，为了深入认识混凝土断裂行为及 其微细观物理力学过程，应用带扫描电镜全数字 电液伺服加载系统实时原位观测了混凝土试件从 加载开始到最终破坏全过程中内部细观裂纹起裂、 扩展、汇聚直至最终破坏的演化机制。试验中获 得了混凝土断裂全过程中不同加载时期内部细观 裂纹扩展状态和细观结构变化的照片，并对开裂 过程进行了微细观描述。
[2] Wittmann F H "Fracture Toughness and Fracture Energy of Concrete",Elsevier Science Publisher, The Netherlands,1986.629-694.
[3] Bazant Z P, "Crack band theory for fracture of concrete.", Materials and Structures, 1983,16(93).155177.
4.裂缝模型的提出
混凝土材料开裂模型主要分为两种：弥散 裂缝模型(也可称为模糊裂缝模型)和分离裂 缝模型。
弥散裂缝模型是建立在试验现象上，根据 试验中对各种现象(如塑性等)的观察，采用 平均应力——应变关系公式化。
分离裂缝模型运用断裂力学的有关知识， 对微观的应力——应变关系进行描述。比 较两种模型，分离裂缝模型在分析中的实 现较复杂和费时，需要在有限元分析中不 断对模型的网格进行重新划分。弥散裂缝 模型应用与结构的应力和应变为常量常量 的领域面积内。然而，结构包含的区域中， 应力和应变是扰动和重分布的，因此，分 离裂缝模型更加适于进行应力及应变不断 发展变化的情况。另外，分离裂缝能够在 试验中观察到，所以，分离裂缝模型可以 被用来对不同结构构件的界面或者构件的 不同性质区域的截面进行分析。
试验表明，混凝土材料的细观断裂是一个 非常复杂的过程，细观裂纹起裂和临界扩 展均表现出显著的不规则性和不连续性：
1.断裂裂纹无论细观还是宏观尺度上总是互 相“桥接”绕骨料向前扩展的，扩展路径 明显受到骨料的影响，扩展路径不是平直 的，而是曲折的；
2.初始起裂裂纹并不一定演变为导致混凝土 最终破坏的临界失稳裂纹；
弥散裂缝模型可以分为固定裂缝模型以及 旋转裂缝模型。在固定裂缝模型中，裂缝 方向由开裂瞬间主应力方向给出。而旋转 裂缝模型中，主应力方向与主应变方向一 致，这样，在开裂截面处没有剪应变发生。
对于旋转裂缝模型，应力——应变关系按 照正交各向异性材料固定的主n-t轴，这里n 指(I型断裂)开裂面的法向，t指(ii型断裂)开 裂面的切向。
旋转裂缝模型假定开裂方向与主应变得方 向始终保持平行。这一假定符合试验现象。 Gupta和Akbar(1984)对试验中裂缝旋转的解 释为：当裂缝出现时，会引起刚度的变化， 形成应力不平衡，此时在裂缝处出现平行 于裂缝的不平衡剪应力。这样，混凝土中 主应力方向不再平行与裂缝方向，导致裂 缝方向出现变化。
研究发现，断裂过程区是一个微裂纹网络 区，网络有分岔、相交等现象。微裂纹网 络的形成和扩展由材料内部细观结构及外 部荷载作用决定。沿着裂缝扩展方向是微 裂纹的主方向，微裂纹的开度仅为1.0μm。 在微裂纹过程区扩展中，各裂纹相互抑制、 竞争。由于主微裂纹的扩展，其附近区域 成为卸载区，与之竞争的微裂纹闭合，从 而受到抑制。断裂过程区的宽度一般约为 0.5mm，长度约2-3mm。
同时，一些研究表明，在荷载作用下，混 凝土宏观裂缝的端部高应力区将出现微裂 纹区，随着荷载的增大和微裂缝的增长， 及光弹性 贴片法的研究也说明，随着缝端应力的不 断增大，微裂缝区内微裂纹的生成量也不 断增大，微裂纹间相互搭接，在缝端会逐 步形成一布满微裂纹的损伤区。当遇见粗 骨料时，微裂纹扩展方向会发生偏转。当 荷载达到一定值，损伤区的微裂纹己经得 到充分发展时，宏观裂缝就会出现亚临界 扩展过程。
[4]赵国藩.光弹贴片法研究混凝土裂缝扩展过程[J], 水力发电学报,1991(3) ,8-170.
[5]鞠杨,刘彩平,谢和平,混凝土断裂及亚临界扩展 的细观机制[J],工程力学, V61.20 ,2003(10),1-9.
一般来说，因为裂缝出现后应力重分布以 及过度的应力旋转，因此，与旋转裂缝模 型相比，固定裂缝模型得出的结果与试验 结果比较呆板。研究也表明，旋转裂缝模 型的分析结果与试验结果有较好的符合。
5.结论 对素混凝土的裂缝形成机理和计算模型进
行了详细的研究和探讨。
参考文献：
[1] Kaplan M F. "Crack propagation and the fracture of concrete", Joumal of the American Concrete Institute,1961,58(5).591-610.
sA素混凝土裂缝研究
1.素混凝土裂纹分析
混凝土是一种由粗骨料、细骨料和水泥浆体等组 成的多相材料，由于其自身存在的诸多优点，多 年来广泛应用与土木、水利、交通和矿山等工程 领域，取得了很大的经济效益和实用价值。但是， 混凝土内部存在许多微裂缝、微空隙等初始缺陷， 这些缺陷的抗拉强度远低于混凝土基体的抗拉强 度，导致混凝土构件在受力后存在着易开裂和脆 性断裂的问题，因此，正确阐述混凝土断裂时内 部缺陷的演化方式和物理力学性能一直是国内外 有关学者的重点研究课题之一。