砂漿-花崗巖界面的力學(xué)性能研究.pdf

1、在細(xì)觀層次上，混凝土通常被認(rèn)為是由砂漿、骨料和兩者之間的界面過(guò)渡區(qū)組成的三相非均質(zhì)復(fù)合材料。砂漿-骨料界面區(qū)一般孔隙率較大、密度較小而且強(qiáng)度較低，因此通常被認(rèn)為是混凝土中的“薄弱環(huán)節(jié)”。混凝土中砂漿-骨料界面的力學(xué)性能，在荷載或環(huán)境因素作用下，對(duì)混凝土的破壞形態(tài)和宏觀力學(xué)性能具有重要影響。另外，砂漿-骨料界面的本構(gòu)關(guān)系模型也是進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)細(xì)觀力學(xué)分析的基本條件。因此在細(xì)觀層次上對(duì)混凝土的斷裂過(guò)程進(jìn)行模擬時(shí)，需要通過(guò)試驗(yàn)確定這三相組成材

2、料的力學(xué)性能，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行混凝土的斷裂過(guò)程模擬。根據(jù)混凝土的受力特點(diǎn)，本文在研究砂漿-花崗巖界面強(qiáng)度的影響因素時(shí)從細(xì)、宏觀兩個(gè)尺度進(jìn)行了分析，對(duì)界面的力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬分析，主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：
　?。?）本文采用劈裂拉伸試驗(yàn)來(lái)研究不同直徑（50 mm，75 mm，100 mm）、不同應(yīng)變率（1.67×10-5 s-1，1.67×10-4 s-1，1.67×10-3 s-1）、不同花崗巖表面粗糙度（0.06

3、 mm，0.223 mm，0.412 mm）、不同長(zhǎng)徑比（0.3，0.5，1）、不同砂漿強(qiáng)度（20 MPa，40 MPa）對(duì)界面劈裂拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律，由于考慮多種因素，因此采用正交設(shè)計(jì)方法對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。發(fā)現(xiàn)在影響砂漿-花崗巖界面劈裂抗拉強(qiáng)度的眾多因素中，影響程度從大到小依次是砂漿強(qiáng)度、試樣長(zhǎng)徑比、花崗巖表面粗糙度、應(yīng)變率、試樣直徑，而其中對(duì)界面劈裂拉伸強(qiáng)度影響最顯著的是砂漿強(qiáng)度，其余因素雖然也會(huì)有影響，但是并不顯著。并且，隨著應(yīng)變率

4、的提高，裂紋的產(chǎn)生方式也由從內(nèi)往外擴(kuò)展變?yōu)閺耐馔鶅?nèi)貫穿。
　　（2）本文采用準(zhǔn)靜態(tài)壓剪試驗(yàn)來(lái)研究不同花崗巖表面粗糙度（0.06 mm，0.223 mm，0.412 mm）和不同傾角α（30°，40°，50°）對(duì)界面剪切強(qiáng)度的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)在相同粗糙度條件下，隨著花崗巖傾角α的增大，界面的靜態(tài)平均剪切應(yīng)力明顯增大；在相同花崗巖傾角α條件下，隨著粗糙度Ra增大，界面的剪切應(yīng)力也逐漸增大；在同等花崗巖表面粗糙度條件下，凹槽的方向、深度、

5、寬度等因素，都會(huì)對(duì)界面剪切應(yīng)力產(chǎn)生一定的影響?；谠囼?yàn)數(shù)據(jù)，為砂漿-花崗巖試樣的細(xì)觀力學(xué)分析提供依據(jù)。
　?。?）本文考慮不同花崗巖粗糙度（0.06 mm，0.223 mm，0.412 mm）、不同砂漿強(qiáng)度（20 MPa，40 MPa）和不同加載氣壓（0.4 MPa，0.5 MPa，0.6 MPa）對(duì)動(dòng)態(tài)黏結(jié)抗剪強(qiáng)度的影響，并與準(zhǔn)靜態(tài)壓剪試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。發(fā)現(xiàn)在相同氣壓條件下，隨著砂漿強(qiáng)度的增大，界面的動(dòng)態(tài)平均剪切應(yīng)力明顯增大；在

6、相同砂漿強(qiáng)度條件下，隨著氣壓的增大，界面的動(dòng)態(tài)平均剪切應(yīng)力明顯增大；并且界面的動(dòng)態(tài)平均剪切應(yīng)力具有明顯的應(yīng)變率效應(yīng)。
　?。?）本文采用單骨料模型來(lái)分析在準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)直接拉伸情況下砂漿、ITZ和骨料參數(shù)對(duì)混凝土試樣力學(xué)性能的影響。發(fā)現(xiàn) ITZ和整體試件強(qiáng)度幾乎是由準(zhǔn)靜態(tài)拉伸載荷下整體試件中的ITZ性能所控制。在動(dòng)態(tài)直接拉伸荷載下，砂漿的特性直接影響著 ITZ和整體試件的動(dòng)態(tài)性能。此外，研究結(jié)果還表明，ITZ的強(qiáng)度、彈性模量、DIF