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混凝土垫块机专家为您解析微裂缝的发展趋势

混凝土在承受荷载或外应力以前,内部就已经存在少量分散的微裂缝。当混凝土内微观拉应力较大时,首先在粗骨料的界面出现微裂缝,称界面粘结裂缝。开始受力后知道极限荷载(σmax),混凝土的微裂缝逐渐增多和扩展可以分作3个阶段:
(1)微裂缝相对稳定期(σ/σmax<0.3—0.5)
这时混凝土的压应力较小,虽然有些微裂缝的尖端因应力集中而沿界面略有发展,也有些微裂缝和间隙因受压而有些闭和,对混凝土的宏观变形性能无明显变化。
(2)稳定裂缝发展期(σ/σmax<0.75—0.9)
混凝土的应力增大后,原有的粗骨料界面裂缝逐渐延伸和增宽,其它骨料界面又出现新的粘接裂缝。一些界面裂缝的伸展,逐渐地进入水泥砂浆,或者水泥砂浆中原有缝隙处的应力集力将砂浆拉断,产生少量微裂缝。这一阶段,混凝土内微裂缝发展较多,变形增长较大。但是,当荷载不再增大,微裂缝的发展亦将停滞,裂缝形态保持基本稳定。
(3)不稳定裂缝发展期(σ/σmax>0.75—0.9)
混凝土在更高的应力作用下,粗骨料的界面裂缝突然加宽和延伸,大量的进入水泥砂浆:水泥沙浆中的已有裂缝也加快发展,并和相邻的粗骨料界面裂缝相连。这些裂缝逐个连通,构成大致平行于应力方向的连续裂缝,或称纵向劈裂裂缝。若混凝土中部分粗骨料的强度较低,或有节理和缺陷,也可能在高应力下发生骨料劈裂。这一阶段的应力增量不大,而裂缝发展迅速,变形增长大。即使应力维持常值,裂缝仍将继续发展,不能再保持稳定状态。纵向的通缝将试件分隔成数个小柱体,承载力下降而导致混凝土的最终破坏。
其破坏机理可以概括为:首先是水泥沙浆沿粗骨料的界面和砂浆内部形成微裂缝;应力增大后这些微裂缝逐渐地延伸和扩展,并连通成为宏观裂缝;砂浆的损伤不断积累,切断了和骨料的联系,混凝土的整体性遭受破坏而逐渐丧失承载力。
(轴压)
试件刚开始加载时应力较小(σ<0.4fc)。继续加大应力,混凝土的塑性变形和微裂缝稍有发展。
当试件应力达σ=(0.8—0.9)fc时,应变为(0.65—0.86)εp,混凝土内部微裂缝有较大开展,但试件表面尚无肉眼可见裂缝。此后,混凝土内出现非稳定裂缝。
应力应变曲线进入下降段不久,当应变ε=(1-1.35)εp和应力σ=(1—0.9)fc时,试件中部的表面出现第一条可见裂缝。此裂缝细而短,平行与于受力方向。
继续增大应变,试件上相继出现多条不连续的纵向短裂缝,混凝土的承载力迅速下降。混凝土内骨料和砂浆的界面粘结裂缝以及砂浆内的裂缝不断地延伸扩展和相连。沿最薄弱的面形成宏观斜裂缝,并逐渐地贯通全截面。此时,试件的应变约为ε=(2—3)εp,混凝土的残余强度为(0.4—0.6)fc。
再增大试件应变,此斜裂缝在正应力和剪应力的挤压和搓碾下不断发展加宽,成为一破损带,而试件其它部位上的裂缝一般不再发展。
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