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自密实堆石混凝土(Self-Compacting Rock-filled Concrete)是指利用自密实混凝土(Self-Compacting Concrete)的高流动、抗离析性能好等特点,采用大粒径的块石作为骨料堆积入模后,填充自密实混凝土,从而形成的一种堆石混凝土(RFC)。 混凝土结构的受力特性与裂缝的发展密不可分,由于结构或荷载的不对称及材料各向异性等原因,实际混凝土结构中的裂缝通常是处于复合应力场下,在复杂的外荷载以及I、II型应力强度因子共同作用下,其组合值达到某一极限值后,裂缝将扩展直至结构发生I—II复合型断裂破坏。也就是说,混凝土的I—II复合型断裂机理要比纯I型、II型断裂更为复杂。在实际工程中,复合型裂纹是大量存在的,其中又以I—II复合型裂纹最为常见,这种裂纹的起裂、失稳扩展及各阶段的断裂参数是人们普遍关心的问题,因此对自密实堆石混凝土的I—II复合型断裂参数的研究就显得尤为重要。 此外,已有的对自密实堆石混凝土材料的研究,大多是从自密实堆石混凝土大型试块中切割取样来进行材料试验,鲜见针对大尺寸自密实堆石混凝土的力学性能,以及骨料粒径对自密实混凝土影响的研究。 针对上述问题,本文开展了如下研究内容: 1、自密实堆石混凝土材料力学性能的研究 研究制作了尺寸为450 mm×450 mm×450mm和450 mm×450 mm×900 mm的自密实堆石混凝土试件。立方体试件和棱柱体试件各两个,进行材料性能试验,并对照已有的标准混凝土试件试验结果,研究试件内部自密实混凝土与大粒径骨料(块石)之间的粘结状况。试验结果表明:大尺寸自密实堆石混凝土试件的宏观破坏形态与已有的标准混凝土试件的破坏形态有所不同;试件的断裂面平整,在局部区域石块会被剪断,更多的是界面上表现为粘结破坏。试件内部结构比较密实,可形成与自密实混凝土强度接近的堆石混凝土,强度指标较高,为自密实堆石混凝土的工程应用提供了理论依据。 2、自密实堆石混凝土四点剪切梁I—II复合型断裂性能研究 对尺寸为450 mm×450 mm×1900mm的自密实堆石混凝土四点剪切梁进行I—II复合型断裂性能试验研究和理论分析,研究这种新工艺混凝土材料的断裂机理,通过四点剪切梁试件的断裂性能试验,测试断裂性能参数。与普通混凝土的断裂试验进行比较,了解自密实堆石混凝土I—II复合型断裂机理。研究不同缝宽比(c/h)对自密实堆石混凝土试件断裂参数的影响;总结自密实堆石混凝土试件各断裂参数的变化规律;通过试验数据分析讨论自密实堆石混凝土试件与普通混凝土试件断裂参数的异同点。试验结果表明: (1)对于自密实堆石混凝土四点剪切梁的I—II复合型断裂性能试验,试件出现复合型破坏和弯曲破坏两种破坏形态; (2)随着c/h的变化,极限荷载 maxP、起裂角q和断裂能 FG呈现出一定的变化规律; (3)采用本文的加载装置和采集仪器能够得到自密实堆石混凝土四点剪切梁 d-F、CMOD P-和CMSDP-曲线的下降段。从试验测得的曲线可以看出在到达极限荷载后,随着荷载1F、2F的降低,挠度1d、2d逐渐增大,具有较好的软化特性。 (4)通过比较自密实堆石混凝土的I—II复合型断裂能与普通混凝土的I—II复合型断裂能发现,在c/h相同的条件下,本试验得到的I—II复合型断裂能要远大于普通混凝土的I—II复合型断裂能,这主要是由自密实堆石混凝土的组成和材料特性导致的。