龄期对全级配混凝土断裂特性的影响和混凝土KR阻力曲线实用解析方法

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混凝土是一种使用广泛的建筑材料,具有抗压强度高、抗拉强度低、易断裂等特点。在实际的混凝土大坝中,大多采用最大骨料粒径为150mm的全级配混凝土,而全级配混凝土与普通混凝土存在着较大的差异。因而普通混凝土的断裂特性难以反映大坝全级配混凝土的断裂特性。龄期是影响混凝土强度和变形的主要因素,研究龄期对混凝土断裂性能的影响具有重要工程意义。为了描述裂缝在混凝土中的扩展,研究混凝土结构裂缝扩展的KR阻力曲线有着重要的意义。针对上述问题,本文开展了以下研究:  1、采用现场浇注的尺寸分别为800mm×800mm×450mm的全级配混凝土、200mm×200mm×120mm的湿筛二级配混凝土和200mm×200mm×120mm的二级配混凝土的楔入劈拉试件,分别在28d、90d及180d龄期下,研究了其断裂性能。试验结果表明,随着龄期的增加,全级配混凝土的起裂断裂韧度Kini IC、失稳断裂韧度Kun IC和断裂能GF都有显著的增长,而湿筛二级配混凝土、二级配混凝土的起裂断裂韧度Kini IC与失稳断裂韧度Kun IC随龄期的增长而增长,而后趋于稳定,而断裂能GF随龄期增加先增长而后出现下降的趋势;  2、根据混凝土Ⅰ型裂缝扩展准则,提出了新的KR阻力曲线及计算新方法。该KR阻力曲线认为,裂缝的扩展阻力由混凝土材料起裂断裂韧度KiniIC和粘聚力提供的阻力组成并等于裂缝扩展的驱动力。采用该方法,只需给出混凝土的起裂断裂韧度Kini IC、弹性模量E、抗拉强度ft和断裂能GF,便可计算混凝土的KR阻力曲线。另外,还研究了混凝土三点弯曲梁试件强度等级从C20到C120的KR阻力曲线,计算了强度相同初始缝高比不同以及初始缝高比相同而试件高度不同的混凝土KR阻力曲线并对各种情况下的断裂过程区长度的变化规律作了探讨。研究结果表明:混凝土强度等级提高,KR阻力曲线上升,但其上升幅值逐渐减小,强度等级在C60以后,其上升幅值趋于稳定;混凝土的KR阻力曲线存在一定的尺寸效应,当韧带长度足够大时,KR阻力先增大,而后趋于一稳定值;混凝土强度等级提高,最大完整断裂过程区长度减小;试件的尺寸对断裂过程区长度也有着较大的影响。  
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