混凝土的脆性断裂原理
混凝土的劈裂抗拉强度
混凝土的劈裂抗拉强度
混凝土是一种脆性材料，在受拉时很小的变形就要开裂，它在断裂前没有残余变形。
图4-12 混凝土劈裂抗拉试验示意图
1-上压板2-下压板3-垫层4-垫条
混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/20，且随着混凝土强度等级的提高，比值降低。
混凝土在工作时一般不依靠其抗拉强度。
但抗拉强度对于抗开裂性有重要意义，在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂能力的重要指标。
有时也用它来间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度等。
混凝土抗拉强度采用立方体劈裂抗拉试验来测定，称为劈裂抗拉强度f ts。
该方法的原理是在试件的两个相对表面的中线上，作用着均匀分布的压力，这样就能够在外力作用的竖向平面内产生均布拉伸应力（图4-12），混凝土劈裂抗拉强度应按下式计算：
式中f ts——混凝土劈裂抗拉强度，MPa；
P——破坏荷载，N；
A——试件劈裂面面积，mm2。
混凝土轴心抗拉强度f t可按劈裂抗拉强度f ts换算得到，换算系数可由试验确定。
各强度等级的混凝土轴心抗压强度标准值f ck、轴心抗拉强度标准值f tk应按表4－1７采用。
Welcome To Download
欢迎您的下载，资料仅供参考！。
混凝土断裂韧度及实例分析1
二、应力场强度因子KⅠ及断裂韧度KⅠc
当σ/σs＜0.7时
当σ/σs≥0.7时
三、裂纹扩展能量释放率GⅠ及断裂韧度GⅠc
(一)裂纹扩展能量释放率GⅠ (二)断裂韧度GⅠc和断裂G判据
补充
一、能量方法(Energy Methods ) ：
利用功能原理 U = W 来求解可变形固体的位移、变形和内力
对拉杆进行逐步加载（认为无动能变化） 利用能量守恒原理： U（弹性应变能）=W（外力所做的功）
W 1 2 P L U E
UE P L 2 EA
2
L
PL EA
P
单位体积内的应变能----比能u(单位：J/m3)
P
u 1 U V 2 AL P L 1 2
2
P
前 言
缺口的第一个效应： 缺口造成应力应变集中。 缺口的第二个效应： 应力改为两向或三向拉伸。
缺口的第三个效应： 缺口使塑性材料得到“强化”。
前 言
1、传统的力学强度理论(1920s前)： 材料连续、均匀和各向同性的； 断裂是瞬时发生的。 断裂:σ>σs 脆性、韧性断裂
2、现代的力学强度理论(1920s后)： 材料存在裂纹(裂纹体)； σ<σs时就断裂 ；
断裂力学的基本原理；
线弹性下断裂韧度的意义、测试原理和影响因素。
前
言
6、裂纹类型（摘自P80附表）
工 艺 裂 纹 及 使 用 裂 纹
第四章
金属的断裂韧度
§4.1 线弹性条件下的金属断裂韧度
§4.2 断裂韧度KⅠc的测试
§4.3 影响断裂韧度KⅠc的因素
§4.4 断裂K判据应用案例 §4.5 弹塑性条件下金属断裂韧度的基本概念
混凝土断裂力学
混凝土断裂力学
混凝土断裂力学是研究混凝土在受外力作用下断裂行为的力学学科。
混凝土作为一种脆性材料，在受到外力作用时容易发生断裂。
混凝土断裂力学的研究旨在通过理论和实验方法，深入了解和描述混凝土断裂的机制、特征和规律，以便能够预测混凝土的断裂强度和断裂形态。
混凝土断裂力学涉及几个重要的概念和参数，包括：
1. 应力-应变曲线：通过施加不同的应力对混凝土进行拉伸或
压缩试验，得到的应力-应变曲线可以描述混凝土的力学性能，包括线性弹性阶段、塑性阶段和断裂阶段。
2. 断裂韧性：是混凝土在断裂前能够吸收的能量，可以通过计算应力-应变曲线下的面积来表示。
断裂韧性越大，表示混凝
土具有更好的抗断裂能力。
3. 断裂骨架：混凝土内部的骨架结构在断裂过程中起到重要作用。
混凝土断裂力学研究骨架的变形和破坏机制，以及不同因素对骨架的影响。
4. 断裂模型：为了描述混凝土断裂的过程和行为，研究者提出了各种断裂模型，如弹塑性模型、本构模型和损伤模型等。
这些模型可以用来预测混凝土的断裂形态和强度。
混凝土断裂力学的研究对于工程结构设计和材料性能评估具有重要意义。
通过深入了解混凝土断裂的机制和规律，可以提高
工程结构的安全性和可靠性，为混凝土材料的发展和改进提供科学依据。
钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述
钢筋混凝土桥梁裂缝成囚综述张保伟(宜阳县公路管理局，聂海斌河南宜阳471600)工程技术睛要】针对钢筋混凝土桥梁施工中常见的裂缝现象，从设计施￡及形式机理等多个方面阐述了裂缝产生的原因，以使在实际工作中，采取恰当的措施。
预防或减少裂缝的出现。
联键词】钢筋混凝±；桥梁裂缝；成因分析混凝土因其用料来源广泛，价格低廉，并具有抗压强度高，可浇注成型，以及耐火性好，不易风化等特点，被广泛用于建筑、结构等施工中。
但是，在大量的混凝土施工中，普遍存在着大小不一的裂缝，细小的甚至肉眼看不见(缝宽0．05m m)，这一般不会影响混凝土结构的使用功能及安全。
但大的缝隙有o．1m m以上，会引起内部钢筋发生电池反应，产生剥落、锈蚀，并使混凝土结构强度下降，严重时，甚至会发生机理等多方面提示，裂缝产生的原因及主要影响的因素，以便大家在实际工作中及早采取措施，防患于未然。
1裂缝的种类与成因分析钢筋混凝土结构裂缝成因复杂，种类繁多，尤其产生的原因，大致可分为以下几种：1．1荷栽引起的裂缝钢筋混凝土桥梁在常规静荷载、动荷载以及此应力下产生的裂缝为何在裂缝。
荷载裂缝多出现在结构构件的受拉区、受剪区或振动严重部位。
主要分为直接应力裂缝和次应力裂缝两种。
直接应力裂缝直指外荷载引起的直接应力产生的裂缝，其原因主要表现为三个方面：1)设m十算阶段，结陶十算时忽视了裂缝宽度和变形验算、计算模型与实际结构有较大差异、荷载少算或漏算、内力计算与配筋计算不正确、结构设计时未考虑或漏算、内力计．算与配筋计算不正确、结构设计时未考虑施工的可行性、钢筋布置错误、构造处理不当等；2)施工阶段，施工机具、材料等施工荷载随意放置、随意翻身、起吊、运输、安装构件、结构施工顺序不当等：3)试用阶段，使用荷载大大超过溺寸荷载(即汽车超载运输)、车辆的撞击、发生大风和地震等恶劣自然现象等。
次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力阐述的裂缝，其原因主要表现为两个方面：一是结构的实际工作状态同常规计算有较大差异，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂：二是桥梁施工完成后进行开槽、凿洞等，导致洞口附近产生应力集中现象。
混凝土裂缝产生原因
混凝土裂缝产生原因1.温度变化：温度变化是混凝土裂缝产生的主要原因之一、混凝土是一种热胀冷缩性较大的材料，当混凝土受到温度变化时，会发生体积变化，从而导致内部应力增加，最终产生裂缝。
在高温条件下，混凝土会膨胀；而在低温条件下，混凝土会收缩。
2.饱和膨胀和干缩：饱和膨胀和干缩也是混凝土裂缝产生的原因之一、当混凝土与水接触时，会发生吸水膨胀。
而当混凝土失去水分时，会发生干缩。
这些膨胀和缩背过程会导致内部应力增加，从而引发裂缝。
3.结构变形：结构变形也是混凝土裂缝产生的重要原因。
混凝土结构在使用过程中会受到各种荷载的作用，包括静荷载和动荷载。
这些荷载会引起结构的变形，从而产生内部应力，当内部应力超过混凝土的承载能力时，就会产生裂缝。
4.不良施工：不良施工是混凝土裂缝产生的重要原因之一、不良施工包括混凝土配合比设计不当、浇筑不均匀、养护不当等。
这些不良施工会导致混凝土内部的应力集中，从而引起裂缝的产生。
5.材料问题：材料问题也是混凝土裂缝产生的原因之一、混凝土中添加的骨料材料可能存在大小不一致、质量不良等问题，这些问题会导致混凝土内部的应力集中，从而引发裂缝的产生。
6.环境因素：环境因素也会导致混凝土裂缝的产生。
例如，地震、风载和地下水位上升等自然因素都会引起混凝土结构的变形和应力集中，从而引发裂缝。
以上是混凝土裂缝产生的主要原因，不同的原因可能会相互作用，导致裂缝的形成。
为了减少混凝土结构中裂缝的产生，可以采取一系列的措施，如合理设计、精确测量、良好施工等。
此外，定期检查和维护混凝土结构也十分重要，及时发现和修复裂缝，以保障结构的稳定性和使用安全。
混凝土的开裂有限元分析-XinzhengLu
2 (1 + ν ) K III E
!
求θ 使得(σθ)max
清华大学研究生课程——《钢筋混凝土有限元》
清华大学研究生课程——《钢筋混凝土有限元》
清华大学研究生课程——《钢筋混凝土有限元》
计算方法
∂σ θ =0 ∂θ r = r0
裂缝扩展判断标准
∂ 2σ θ ∂θ 2 <0 r =r0
受弯破坏
!
裂缝使得混凝土的抗弯刚度损失超过1/3 斜裂缝是构件破坏的重要原因 裂面抗剪贡献占整个构件承载力的30%以上
!
受剪受扭破坏
! !
!
局部承压破坏、受拉破坏都和裂缝行为 关系密切
清华大学研究生课程——《钢筋混凝土有限元》
清华大学研究生课程——《钢筋混凝土有限元》
清华大学研究生课程——《钢筋混凝土有限元》
K I cos
θ0
2
(3 cos θ 0 − 1) − K II sin
θ0
2
K θ > K IC
!
(9 cos θ 0 + 5) > 0
清华大学研究生课程——《钢筋混凝土有限元》
清华大学研究生课程——《钢筋混凝土有限元》
清华大学研究生课程——《钢筋混凝土有限元》
有限元法求KI, KII
u= 1 4G 1 4G r [K I f1 (θ ) + K II g1 (θ )] 2π r [K I f 2 (θ ) + K II g 2 (θ )] 2π
! ! !
最大周向应力理论
σr =
σθ = τ rθ =
裂缝扩展单位长度时所需要的能量 G 弹性情况下，能量判据可以与应力强度因子判 据互换
隔音墙体材料的原理
隔音墙体材料的原理
隔音墙体的原理是通过减少声音的传播和反射来实现隔音效果。
常见的隔音墙体材料原理如下：
1. 质量阻隔原理：通过增加墙体材料的质量，减少声音的传播。
高密度的材料如砖、混凝土等可以有效隔音，因为它们能够阻止声波的传播。
2. 吸声原理：通过吸收声波的能量来减少声音的反射。
吸声材料如吸声棉、吸声板等能够在墙体内部形成多个障碍物，使声波在材料中多次反射，并最终转化为热能。
3. 隔震原理：通过隔离墙体和声源之间的接触，减少声音的传导。
隔震材料如弹性隔音条、隔音垫等能够有效地分离墙体与声源之间的振动，从而减少声音的传导。
4. 脆性断裂原理：通过使墙体中的材料容易断裂，阻止声波的传播。
脆性断裂材料如玻璃纤维、岩板等能够在声波作用下迅速断裂，从而减少声音的传播。
综上所述，隔音墙体材料通过各种原理减少声波的传播和反射，从而实现隔音效果。
轻质高强混凝土脆性特征及增韧机理
轻质高强混凝土脆性特征及增韧机理谢玉霞（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）【摘要】混凝土材料是人类应用最广泛的建筑材料，其固有缺点是自重大与脆性突出，改善混凝土的脆性、实现混凝土的减重及强化性能，是提高混凝土材料使用效能，节约建筑材料资源与能源的最有效技术途径之一，也是混凝土材料科学基础理论研究与应用技术开发的主要目标。
本文采用显微机械原理和分析方法来研究轻骨料混凝土的断裂力学。
数值模拟分析和实验验证证明轻骨料混凝土的脆性机制。
在此基础上，提出轻质高强混凝土韧化设计方法，系统研究了高韧性轻质高强混凝土的配比优化设计方法。
【关键词】轻集料；轻质混凝性机理；断裂行为；增韧技术1前言钢筋混凝土是目前世界上应用最为广泛的建筑材料，但是其结构仍旧存在着自重大、承载力较低、脆性高、施工复杂、难进行修复加固以及早期容易开裂的缺点。
随着混凝土强度的进一步提高，其高脆性化的特征也越来越显著，这一矛盾限制了混凝土的发展与应用。
如何在保证混凝土强度的前提下解决其高脆性的问题成为现代高强混凝土应用研究的重点。
轻集料混凝土相对于普通混凝土具有轻质高强、隔热蓄温效果优良、抗震性能好等优点。
将各类纤维与纤维类材料加入轻集料混凝土中对其进行改性有利于提升混凝土的性能。
为探索改性轻集料混凝土抗压强度的微观机理与宏观效果，本试验将通过向轻集料混凝土中添加不同纤维添加剂用以改善混凝土的物质组成，以期提高其物理力学性能，并采用微观观测与力学性能试验等手段从微观和宏观两个层面研究其作用机制和性能特征。
2试验方案2.1试验原材料研制高性能填充。
轻集料混凝土应主要考虑低密度、高强度、大流动性和一定膨胀性，本部分从密度控制、强度控制、易性控制和硬化变形控制4个方面考虑。
由此确定原材料及其配比如下：2.1.1试验原材料的选定强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥；最大粒径不大于20mm，针片状颗粒含量小于5%，含泥量小于0.5%，泥块含量小于0.2%的连续级配的碎石；细度模数为1.84，含泥质量分数为1.75%，质量好的天然河砂；多元羧酸减水剂，要求水还原率为20.6%，固体含量在33%和35%之间。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
混凝土的脆性断裂原理
一、引言
混凝土是广泛应用于建筑、桥梁、水利工程等领域的一种重要材料。
然而，在实际应用中，混凝土经常会出现脆性断裂，导致结构的破坏。
因此，深入研究混凝土的脆性断裂原理，对于提高混凝土结构的安全
性和可靠性具有重要的意义。
二、混凝土的基本性质
混凝土是由水泥、砂、石和水等原材料按照一定的比例混合而成的一
种复合材料。
混凝土具有以下基本性质：
1.强度高：混凝土的强度通常是指其抗压强度，一般在20~50MPa之间。
2.耐久性好：混凝土具有较好的耐久性，可以抵抗氧化、腐蚀等化学侵蚀。
3.可塑性强：混凝土可以在一定限度内发生塑性变形。
4.重量大：混凝土的密度较大，一般在2.3~2.5g/cm³之间。
5.初始弹性模量低：混凝土的初始弹性模量比较低，一般在
20~40GPa之间。
6.材料非均质性强：混凝土是由水泥、砂、石等不同性质的材料混合而成，因此其材料非均质性较强。
三、混凝土的断裂形式
混凝土的断裂形式可以分为两种，分别是韧性断裂和脆性断裂。
1.韧性断裂：当混凝土受到外力作用时，会先发生微裂纹，然后慢慢扩展，最后形成明显的裂缝。
在这个过程中，混凝土会发生较大的变形，但是结构并不会失效。
这种断裂形式称为韧性断裂。
2.脆性断裂：当混凝土受到外力作用时，裂纹会很快扩展，最终导致结构的失效。
这种断裂形式称为脆性断裂。
四、混凝土的脆性断裂原理
混凝土的脆性断裂是由于混凝土的材料非均质性和应力状态的不均匀
性引起的。
当混凝土受到外力作用时，应力会在混凝土中产生不均匀
分布，强度较低的部分会很快达到破坏点并导致裂缝的扩展。
在这个
过程中，混凝土的破坏主要表现为以下三个阶段：
1.微裂纹阶段：当混凝土受到外力作用时，会产生微裂纹。
微裂纹的产
生是由于混凝土内部的材料非均质性和应力状态的不均匀性所引起的。
2.扩展阶段：微裂纹会随着外力的不断增大而扩展。
在这个过程中，裂缝的扩展速度会逐渐加快，直到扩展到一定程度，混凝土就会发生失效。
3.失效阶段：当混凝土失效时，裂缝会扩展到混凝土中心部分，导致结构的失效。
五、混凝土的脆性断裂影响因素
混凝土的脆性断裂受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：
1.强度：混凝土的强度越高，其脆性断裂的概率就越小。
2.应力水平：混凝土的脆性断裂与应力水平有很大关系。
当应力水平较低时，混凝土的脆性断裂的概率较小；当应力水平较高时，混凝土的
脆性断裂的概率较大。
3.应力速率：当混凝土受到快速加载时，其脆性断裂的概率较大。
4.温度：混凝土的脆性断裂与温度也有关系。
当温度较低时，混凝土的脆性断裂的概率较大；当温度较高时，混凝土的脆性断裂的概率较小。
六、混凝土脆性断裂的控制措施
为了避免混凝土的脆性断裂，需要采取一系列的控制措施，主要包括以下几个方面：
1.减小应力水平：混凝土的脆性断裂与应力水平有很大关系，因此可以通过控制加载应力的大小来避免混凝土的脆性断裂。
2.增加韧性：通过控制混凝土的配合比、添加适量的纤维等方式来增加混凝土的韧性，从而避免脆性断裂的发生。
3.控制应力速率：当混凝土受到快速加载时，其脆性断裂的概率较大，因此可以通过控制加载速率的大小来避免混凝土的脆性断裂。
4.控制温度：混凝土的脆性断裂与温度也有关系，因此可以通过控制混凝土的温度来避免脆性断裂的发生。
七、结论
混凝土的脆性断裂是由于混凝土的材料非均质性和应力状态的不均匀性引起的。
深入研究混凝土的脆性断裂原理，对于提高混凝土结构的安全性和可靠性具有重要的意义。
为了避免混凝土的脆性断裂，需要采取一系列的控制措施，包括减小应力水平、增加韧性、控制应力速率和控制温度等方面。