混凝土初始缺陷对其弯曲性能的影响研究

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发布时间：2021-09-17

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混凝土初始缺陷对其弯曲性能的影响研究
张云发，章青，袁锋华，刘学聪
(河海大学工程力学系，江苏南京210098)
摘要：在同一种配合比混凝土试件中掺入4种不同含量的引气剂，以模拟混凝土的初始缺陷，并在CMT一100微机控制电子
万能试验机上进行混凝土试件的四点弯曲试验，测出了混凝土弯曲过程的应力一应变曲线，研究了不同缺陷含量对混凝土的抗
弯强度、变形特性和损伤特性的影响。试验结果表明：随着掺入引气剂含量的增加，混凝土的应力一应变曲线逐渐平缓，混凝土
内部的初始损伤相应增加，其抗弯强度均随之降低，而峰值应变基本保持不变。
关键词：混凝土；初始缺陷；弯曲；引气剂；试验研究
中图分类号：TU528．01 文献标志码：A 文章编号：1002—3550(2015)01—0041—04
Study on the impact for bending properities of concrete under diferent initial defections
ZHANG Ytmfa ZHANG Qing。YUAN Fenghua Xuecong
(Department ofEngineering Machanics，Hohal University，Nanning 210098，China)
Abstract ：Initial defections were simulated through mixing different quantities of air entraining agent into four test samples of the same
concrem，and then four —point bending tests of plain concrem specimens were carded out by using a static—dynamic test machine．The
relation of strain—strain curves of the concrete were obtained，and the effects of different initial defections on bending strengths，strain—
strain curves an d damage behaviors of concrete were investigated．It was found that the initial damage of concrete were increasing and
the strain—strain curves were be gan to flatten；the bending strengths of concrete were decreased wim the increasing quantities of air en—
training agent，but the pea1【strains remained unchanged．
Key words：concrete；initial defections；bending；air entraining agent；experiment study
0 引言
混凝土是一种由粗骨料、细骨料、水泥水化物、未水化
水泥颗粒、孔隙及裂纹等组成的非均质复合材料。在受载
之前，其内部已经存在大量的初始缺陷¨ J，如微裂缝、空
隙、空洞、骨料间的软弱交界面等。从损伤力学的观点来
看，这种初始缺陷就是一种损伤，称为初始损伤。在外部荷
载作用下，混凝土中的这种初始损伤会不断地发展继而形
成新的损伤，当损伤累积到一定程度时，混凝土将会出现
宏观裂缝，在宏观裂缝的端部又将出现新的损伤，再累积
而引起裂缝的扩展，直至混凝土完全失效破坏。为保障混
凝土结构的安全性，有必要深入研究材料的初始损伤及对
结构力学性能的影响。
混凝土的力学特性是混凝土结构安全研究的基础性
问题。目前学术界对于完好混凝土静态方面的强度、变形、
破坏等力学特性已基本达成共识，但大多并未考虑混凝土
内部初始缺陷的影响，对具有初始缺陷的昆凝土的力学性
能，研究则相对较少。在宏观力学试验方面，Hsu 等研究
了素混凝土中微裂缝对应力一应变曲线形状的影响；Liners-
3 研究了含微裂缝混凝土在压缩下的性能及对拉伸强
收稿日期：2014—07—15
基金项目：国家自然科学基金项目资助(51179064)
度的影响；Mitsuru (1987)通过试验研究了混凝土内部
初始缺陷的组成和在荷载下的发展情况；Bascoul_5]
(1996)考虑混凝土的内部缺陷，研究了加载情况下微裂缝
的扩展；邱玲、徐道远和邓爱民等一’ 通过在混凝土试件
中掺入不同数量引气剂模拟初始损伤，研究了包含初始损
伤的混凝土的拉伸、压缩力学性能，得到了损伤与应变、应
力的变化关系。然而这些研究缺乏考虑混凝土初始缺陷对
其弯曲力学性能的影响。因此，进行考虑初始缺陷影响的
混凝土弯曲试验对完善研究混凝土力学性能具有十分重
要的理论意义和工程价值。
本研究在CMT一100微机控制电子万能试验机上对混
凝土进行四点弯曲试验，研究了不同初始缺陷含量对混凝
土的抗弯强度、变形特性和损伤特性的影响。
1 试验概况
1．1 混凝土初始缺陷的考虑
为了反映混凝土初始缺陷的影响，在混凝土试件浇筑
过程中掺入一定量的苯磺酸钠引气剂，人为制造随机微孑L
隙模拟损伤，并通过改变引气剂掺量达到模拟不同损伤的
目的。通过试验，得到带有不同程度初始损伤的混凝土应