考虑初 始缺 陷的混凝土压缩试验 孙振江 (河海大学工程力学系 ， 南京 210098) 【摘 要】 以混凝土损伤理论为基础 ，通过进行混凝土单轴压缩试验 ，研究考虑初始缺陷的混凝土相关力学 性能。通过对试验结果的分析，在此基础上提出较为合理的混凝土本构模型。文中混凝土损伤本构模型的建立 ， 首先找出理想无损状态应力，即有效应力的表达式 ，然后根据试验结果求出损伤演化规律 ，最后得到最终的混凝 土损伤本构方程。文中的混凝土本构模型可以较好地体现混凝土在各个阶段的受力特征。 【关键词】 混凝土；初始缺陷；损伤理论 ；本构模型 【中图分类号】 TU528．07 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2014)02—0022—03 UN XIAL COM PRESSIoN TESTS oN CoNCRETE W ITH DⅡT【AL IM口E，RFECTIoNS SUNZhen-jiang (DepartmentofEngi．Mechanics，HohaiUniv．，Nanjing210098，China) Abstract：Based on thetheoryofconcretedamage，thisarticlestudied themechanicalpropertiesof concretewith initialimperfectionsthroughuniaxialcompression testsonconcrete，and putforward area— sonable concreteconstitutivemodelbyanalyzingtestresults．Theconcreteconstitutivemodelin thisarti— cle expressed themechanicalcharacteristicsofconcreteatallstagesfairlywel1． Key words：concrete；initial defect；theoriesofconcretedamage；dynamic constitutive model 自从 Kachanov在 1958年提 出用 一个连 续的场 变 量来描述材料 的受损过 程 ，损伤理 论得 到 了蓬 勃 的发 展 。混凝 土因其特殊 的材 料成分 及形成 过 程 ，导致 混 凝 土的损伤性能与金属 材料相 比有很 大 的不 同，混凝 土材料 在材料的均匀性 、连续性 等方 面均不 如金 属材 料 。可 以说 ，混凝土材料在 材料 的完好 性方 面是 先天 不足 的。这些先天 的缺 陷在外 部条 件的 作用下 ，很容 易进一步发展，使材料性能进一步劣化。所 以诸多学 者考虑了混凝土材 料这种 特性 ，对混 凝土 材料 的损 伤 性 能进 行专 门的研究 。 在 混凝土 的损伤本 构研究 中，大 量学 者针对 具体 工程情 况提 出了各种不 同的损 伤本构 模 型 ：Loland…、 Mazars 等人提 出了各 向同性 的损伤模 型 ；Sido 、 Krajcinovic 等 人 提 出 了 各 向异 性 损 伤 模 型 ；董 毓 利 等人基于混凝土受压试验建立了考虑不可逆变 形的损伤本 构模 型 ；李杰 、张 其 云 等 人建 立 了随机 受拉 、随机受压 损伤本构 模型 。文 中将在 各 向同性 损 伤理论基础上 ，结合试 验结果 ，建立新 的混凝 土损伤本 构模型 。 1 考虑初始缺 陷影 响的混凝土压缩试 验 1．1 混凝 土初 始缺陷的考虑 试验研究 的目的是考察混凝 土初始缺陷对其力 学性能 的影响 ，进而建立合理 的混凝土损伤方程 ，这就 要求试验能 够对不 同程 度 的初 始缺陷 进行分 别研 究 ， 考察 不同程度的初始缺陷对混凝土力学性能 的影 响。 为了反 映混凝土初始 缺 陷韵 影 响 ，在混凝 土试 件 浇筑过程 中掺入一定 量 的引气剂 ，人 为制造 随机 微孔 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。 通过对引气剂掺量不同的几组混凝 土试件初始 弹性模量的测定 ，可知混凝土的初始损伤程度。根据 混凝土材料的特性 ，即使在不添加引气剂的情况下，其 内部在浇筑 、凝结 、硬 化过程 中就 已经存 在初始 缺 陷 ， 而对混凝土初 始缺 陷 的研 究需知 晓这种 缺陷 的大 小。 根据 以上试验方案 ，通过 弹性模量 与引气 剂之 间关 系 曲线 的回归 ，可 以得 到混凝 土理想无损 弹性模量 E，同 时测定一组 不掺 引气 剂 的 混凝 土试 件 的初 始 弹性 模 量 ，计算就可 以得 到正常 浇筑条件下 混凝 土初 始损 伤 的大小 。 1．2 试验结果 试验中，相同含量引气剂的混凝土试件有 8个 ，除 去实验过程 中因试 验设 备 没 有得 到实 验数 据 以及 实 验数据不合理的，第一组(引气剂量为 0)有 4个有效 试件 ，第二组(引气 剂 量为 0．05％ )有 5个 有效 试 件 ， 第三组 (引气 剂量 为 0．1％ )有 5个有 效试 件 ，第 四组 (引气剂量为 0．15％)有 5个 有效试 件 。试 件 的 编号

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