混凝土的断裂能随断裂路径的变化规律

作者简介：严安(1974-)，男，安徽人，主要研究方向：混凝土材料断裂面的统计特征和分形特征，混凝土材料的耐久性。

自混凝土断裂能这一概念由Hillerborg的虚拟裂纹模型FCM提出以来，人们就一直寻找一个简单易得的力学参数来描述它的变化，其中用得最多的力学参数是混凝土的抗压强度，很多学者相继建立了断裂能与混凝土抗压强度之间的关系[1-3]。由于相对其它力学参数而言，抗压强度容易得到，为了便于断裂能的应用，CIB FIP(欧洲混凝土委员会 国际预应力混凝土委员会)Mode Code 1990(MC90)中也采用抗压强度与断裂能之间建立关系[4]。但是，混凝土的断裂能与其它力学性能一样受多种因素影响，最近一些研究结果表明：对于高性能混凝土，特别是掺混合料的高性能混凝土断裂能与抗压强度之间的单调增加关系可能不再存在[5—7]。这些研究一般认为产生此现象的原因是由于强度的增加而使断裂路径发生转变。由于混凝土材料是一非均质的准脆性材料，其断裂后的断裂面的不规则性可以用分形几何进行描述[8-9]，为了研究混凝土的断裂能随断裂路径变化的规律，本文利用自行设计的测试装置对试件断裂能测试后的断裂面进行分析，将断裂能与断裂面的分数维联系起来，以期利用分数维研究断裂能变化的机理。除此之外，利用分数维研究了高性能混凝土的脆性，为了能反映混凝土的脆性程度，采用断裂能与名义应力之比这一参数作为混凝土脆性的度量，建立该参数与断裂面分数维之间的关系。

1 试验过程

1.1 原材料及配合比 水泥采用525#普通硅酸盐水泥，28d抗压强度63.5MPa.超细矿渣的比表面积为600m2/kg.细集料为河砂，细度模数2.85.粗集料的压碎指标为8.3%，最大粒径分别为：5mm、10mm、16mm、20mm.采用高效减水剂改善混凝土的和易性。表1中的配合比选用两种水胶比，每种水胶比对应4种粗集料的最大粒径。每种配合比用6个100mm×100mm×100mm和3个缝高比为0.5的100mm×100mm×500mm的试件分别测试28d的抗压

HDPE土工膜是以(中)高密度聚乙烯树脂为原料生产的一种防水阻隔型材料。（密度为0.94g/cm3或以上的土工膜）。HDPE土工膜全称“高密度聚乙烯膜”，具有优良的耐环境应力开裂性能，抗低温、抗老化、耐腐蚀性能，以及较大的使用温度范围(-60--+60)和较长的使用寿命 (50年)。HDPE土工膜全称“高密度聚乙烯土工膜”，具有优良的耐环境应力开裂性能，抗低温、抗老化、耐腐蚀性能，以及较大的使用温度范围(-60--+60)和较长的使用寿命50年，广泛使用在生活垃圾填埋场防渗，固废填埋防渗，污水处理厂防渗，人工湖防渗，尾矿处理等防渗工程。

表1 混凝土配合比