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2015-04-22 18:22 建設(shè)工程教育網(wǎng)整理 【大 中 小】【打印】【我要糾錯(cuò)】
如果將一塊混凝土按比例放大,就可看作由粗骨料和硬化的水泥砂漿這兩種性質(zhì)迥異的主要材料構(gòu)成的非線性、三維實(shí)體結(jié)構(gòu)物。在承受荷載之前和之后,都存在十分復(fù)雜的微觀應(yīng)力(應(yīng)變)場(chǎng)。這正是混凝土材性變化大和性能指標(biāo)離散的主要原因。
在混凝土的凝固過(guò)程中,水泥的水化作用產(chǎn)生凝膠體,使水泥砂漿逐漸變稠、硬化,和粗骨料粘結(jié)成一整體。在此同時(shí),混凝土因水分逐漸逸出而變干燥,水泥砂漿發(fā)生的收縮量遠(yuǎn)大于粗骨料的收縮量。此收縮差使粗骨料受壓, 而砂漿受拉。 雖然任一截面上的應(yīng)力合力為零,但局部的收縮應(yīng)力值可能很大,以致在粗骨料界面上形成微裂縫。
同樣,由于粗骨科和硬化水泥漿間的線膨脹系數(shù)的差別,即使兩者的溫度變化相同,也因?yàn)樽冃蔚牟灰恢、又相互約束而產(chǎn)生不均勻的三維應(yīng)力場(chǎng)。更何況混凝土是熱情性材料(導(dǎo)熱系數(shù)A=(0.81—1.86)w/m.K),因?yàn)樗療、環(huán)境溫度變化或事故(火)升溫等因素影響, 將使混凝土表層和內(nèi)部形成較大的溫度差,內(nèi)部的微觀溫度應(yīng)力(應(yīng)變)場(chǎng)更為復(fù)雜、變化大。
當(dāng)結(jié)構(gòu)承受外力的作用,即使局部混凝土的宏觀應(yīng)力均勻,也會(huì)因?yàn)榇止橇系碾S機(jī)排列和水泥砂漿的不規(guī)則形狀、兩者的彈性(或變形)模量和抗拉、壓強(qiáng)度的差別,以及粗骨料周邊的接觸狀況的不同而存在著不均勻的微觀應(yīng)力場(chǎng), 不僅主要截面,其它任何方向截面上的應(yīng)力分布都不均勻。至于混凝土內(nèi)存在的各種氣孔和縫隙,其尖端附近的局部應(yīng)力集中區(qū),微觀的應(yīng)力變化大且應(yīng)力值高,而進(jìn)入塑性階段(可參考斷裂力學(xué)理論)。
所有這些都表明,從微觀上分析混凝土必然是一個(gè)非常復(fù)雜的、不確定的。 三維應(yīng)力(變形)狀態(tài),對(duì)于混凝土的開裂、裂縫發(fā)展、變形、極限強(qiáng)度和破壞形態(tài)等都有很大影響。
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