混凝土破坏机理的探讨
混凝土中冻融循环原理
混凝土中冻融循环原理一、引言混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，其性能与质量一直是人们关注的焦点。
冻融循环是混凝土常见的破坏形式之一，特别是在寒冷地区，混凝土的冻融循环破坏更加显著。
本文将从混凝土的组成、冻融循环的原理、混凝土的抗冻性能、混凝土中冻融循环的破坏机理等多个方面来探讨混凝土中冻融循环的原理。
二、混凝土的组成混凝土主要由水泥、砂、骨料和水组成。
水泥是混凝土中的胶凝材料，起到胶结与硬化作用；砂是混凝土中的细骨料，用于填充水泥和骨料之间的空隙，使混凝土更加致密；骨料是混凝土中的粗骨料，主要用于提高混凝土的力学性能；水是混凝土中的一种溶液，能使水泥与骨料发生化学反应，形成坚硬的混凝土。
三、冻融循环的原理冻融循环是指混凝土在低温下结冰，然后在高温下融化的过程。
在冻结过程中，混凝土中的水分会形成冰晶，从而引起混凝土的膨胀。
当冰晶膨胀到一定程度时，会破坏混凝土内部的结构，导致混凝土的力学性能下降。
在融化过程中，冰晶会逐渐融化，释放出水分，从而引起混凝土的收缩。
当冰晶融化完全后，混凝土内部的结构会发生变化，导致混凝土的力学性能下降。
由于冻融循环的不断重复，混凝土的破坏程度会逐渐加剧，最终导致混凝土的完全破坏。
四、混凝土的抗冻性能混凝土的抗冻性能是指混凝土在冻融循环过程中的抵抗能力。
混凝土的抗冻性能主要受到以下因素的影响：1.水灰比：水灰比越小，混凝土的抗冻性能越好。
2.气孔率：混凝土中的气孔率越小，混凝土的抗冻性能越好。
3.骨料的物理性质：骨料的强度和吸水率对混凝土的抗冻性能有一定影响。
4.混凝土的密实性：混凝土的密实性越好，混凝土的抗冻性能越好。
五、混凝土中冻融循环的破坏机理混凝土中冻融循环的破坏机理主要有以下几种：1.冰晶的膨胀作用：当混凝土中的水分在低温下结冰时，冰晶会膨胀，从而引起混凝土的膨胀变形。
当冰晶膨胀到一定程度时，会破坏混凝土内部的结构，导致混凝土的力学性能下降。
2.冰晶的收缩作用：当混凝土中的冰晶在高温下融化时，冰晶会逐渐融化，释放出水分，从而引起混凝土的收缩变形。
混凝土冻融破坏机理及影响混凝土抗冻性能的主要因素
混凝土冻融破坏机理及影响混凝土抗冻性能的主要因素摘要：由于我国经济的持续发展需要，人民生活质量的持续提升，必然会对水利建设提出更加严格的要求。
一想到水利工程，不少人会将其与混凝土相联系，因为混凝土的强度高、可塑性强、造价适宜、维护成本少等优势逐渐在水利建设领域得到广泛应用。
但是在我国北方一些地区，冬季严寒等因素会对混凝土的耐久性带来不容忽视的影响，所以我们需要更加深入地分析影响混凝土抗冻性能的相关要素，然后整理出混凝土冻融破坏机理，希望能够在技术层面给予持续升级与优化，由此能够为增强工程质量带来启发与指导。
关键词：混凝土；冻融破坏机理；影抗冻性能；主要因素引言：在我国北方地区，由于冬季较长、温差很大，在进行水利工程的建筑物施工期间不可避免地要考虑混凝土质量，否则很容易造成其耐久性减弱，这对于现场施工安全及后续维护等带来不利影响。
那么，该如何最大化地增强混凝土质量、提升其抗冻性能等已经成为很多学者探讨的一个重要课题。
一、混凝土冻融破坏机理混凝土是一种富含毛细孔的典型复合材料，其内部组成包括两大部门，即：水泥砂浆与粗骨料。
若要确保在浇筑的过程中能够具备较强的和易性，则需要在混凝土中加入一些拌和水，并且其加入量需要明显超过水泥所需要的水化用水量。
此时多余的水则会通过游离水的形式停滞在混凝土内，逐步转变成具有一定体积的连通毛细孔，而这就是引起混凝土遭遇到冻害的一个直接诱因。
现今很多学者在对混凝土的冻融破坏机理进行研究的过程中提出了不少理论与学说，其中美国学者提出的“渗透压”与“膨胀压”等理论体系是最受关注的。
该理论明确指出：吸水饱和状态的混凝土若出现冻融，那么其遭受到的破坏应力包括两大组成：①在混凝土中毛细孔水在某负温因素的影响下会出现物态转变，从水变成冰，此时体积会扩大9%，由于毛细孔壁限制而形成膨胀压力，那么能够在毛细孔四周的微观结构中形成拉应力。
②在毛细孔水冻结成冰块的情况下，在凝胶孔中过冷水于混凝土微观结构的迁移、重分布等情况下会形成渗透压。
钢筋混凝土的腐蚀机理与防护技术应用论文.doc
钢筋混凝土的腐蚀机理与防护技术应用论文在工程设计中，场地地下水、土常常具有腐蚀性，腐蚀严重影响混凝土结构耐久性、可靠性。
在生产建立中的各类建、构筑地基根底常用的结构形式一般为钢筋混凝土结构，这些根底与地下水、土直接接触，建构筑物根底受到腐蚀性水、土的侵蚀，会引起根底混凝土剥落、丧失强度、钢筋锈蚀等现象，从而降低根底的耐久性，直接影响整个结构的使用平安。
因此，防腐蚀设计以成为建构筑物根底设计不可缺少的内容。
钢筋混凝土的腐蚀分为两局部：一局部是混凝土的腐蚀，另一局部是钢筋的腐蚀。
这里主要讲述硫酸盐及氯离子对钢筋混凝土的腐蚀机理。
2.1硫酸盐对混凝土的腐蚀机理。
混凝土硫酸盐腐蚀的机理是一个非常复杂的物理、化学过程，硫酸盐侵蚀引起的危害包括混凝土的整体开裂和膨胀以及水泥浆体的软化和分解，主要是通过物理、化学作用破坏水泥水化产物，使其丧失强度。
硫酸盐侵蚀的物理作用是指水土中的硫酸根离子通过混凝土孔隙进入混凝土结构中，在没有与混凝土中的组分发生化学反响以前，在干湿循环状态下，外部环境中的硫酸钠吸水发生结晶膨胀。
硫酸钠吸水后体积膨胀，一般表现为混凝土外表开裂、强度降低。
硫酸盐侵蚀的化学作用是指水土中的硫酸根离子通过混凝土孔隙进入混凝土结构中后与混凝土中的不同组分发生一系列的化学反响，这些化学反响生成的盐类矿物一方面由于吸收了大量水分子而产生体积膨胀导致混凝土的破坏，另一方面也可使水泥中硬化组分溶出或分解，导致混凝土强度和粘结性丧失。
2.2氯离子对钢筋的腐蚀机理。
水或土对钢筋的腐蚀主要为电化学反响过程。
混凝土中钢筋一般处于氢氧化钙提供的碱性环境中，在这种碱性环境中钢筋与氧化性物质作用，作用在金属外表形成一种致密的、覆盖性能良好的、牢固的吸附在金属外表上的钝化膜（水化氧化物nFe2O3·mH2O），对钢筋有很强的保护能力，防止钢筋进一步锈蚀。
相关研究说明钝化膜在高碱性环境中才是稳定的，当钢筋所处环境中pH<9时钝化膜逐渐破坏。
混凝土断裂机理及其试验方法
混凝土断裂机理及其试验方法一、混凝土断裂机理混凝土是一种复合材料，由水泥、石料、砂子和水等原材料组成。
它的主要力学性质包括强度、刚度、耐久性、抗裂性等。
混凝土断裂机理是指混凝土在受力作用下发生的破坏过程。
混凝土断裂机理的研究对于混凝土结构的设计与施工具有重要的意义。
（一）混凝土断裂机理的分类混凝土断裂机理可分为拉伸破坏和剪切破坏两种。
1.拉伸破坏拉伸破坏是指混凝土在受拉力作用下发生的断裂现象。
在拉伸破坏过程中，混凝土内部的微裂缝会不断扩展，直至形成一条明显的主裂缝。
主裂缝的形成会导致混凝土的强度急剧下降，最终导致混凝土的破坏。
2.剪切破坏剪切破坏是指混凝土在受剪切力作用下发生的断裂现象。
在剪切破坏过程中，混凝土内部的微裂缝会沿着剪切面扩展，直至形成一条明显的主裂缝。
主裂缝的形成会导致混凝土的强度急剧下降，最终导致混凝土的破坏。
（二）混凝土断裂机理的影响因素混凝土断裂机理的影响因素包括混凝土配合比、水胶比、骨料类型、骨料粒径、养护条件、试件尺寸等。
其中，混凝土配合比和水胶比是影响混凝土强度和韧性的关键因素。
骨料类型和骨料粒径的选择会对混凝土的强度和韧性产生影响。
养护条件和试件尺寸的选择也会对混凝土的强度和韧性产生影响。
（三）混凝土断裂机理的研究方法混凝土断裂机理的研究方法主要包括试验和数值模拟两种。
1.试验方法试验方法是研究混凝土断裂机理的常用方法。
常见的试验方法包括拉伸试验和剪切试验。
（1）拉伸试验拉伸试验是指将混凝土试件在受拉力作用下进行破坏试验。
拉伸试验可以通过测量试件的应变和载荷来确定混凝土的拉伸强度、拉伸模量和拉伸韧性等力学性质。
（2）剪切试验剪切试验是指将混凝土试件在受剪切力作用下进行破坏试验。
剪切试验可以通过测量试件的应变和载荷来确定混凝土的剪切强度和剪切韧性等力学性质。
2.数值模拟方法数值模拟方法是指利用计算机模拟混凝土受力作用下的破坏过程。
数值模拟方法可以通过建立混凝土的数学模型，预测混凝土的破坏过程和力学性质。
近海混凝土结构氯盐危害机理及其耐久性控制的探讨
度达到或超过 “ 临界值”时，将破坏钢筋
表面钝化膜 ，从而引发腐蚀，同时增高溶 液导 电性 ，增大电位差 ，加速腐蚀反应。
2.3 混 凝土裂缝产生
混凝土中钢筋表层经腐蚀成铁锈后，体 积可增大几倍， 挤压其外侧混凝土井使之产 生垂直于径向膨胀力的拉应力，拉应力超过 混凝土的承耐力就将在混凝土保护层上引发 出顺沿钢筋的纵向裂缝。
分 必要的 。
合生成Fe(OH)， :
空气中
延长，甚至混凝土保护层大片破裂剥落。 当钢筋在混凝土中继续锈蚀， 并不断渗 出锈汁，钢筋截面也将随锈蚀发展而相应变 小， 甚至被锈断， 混凝土结构遭受破坏， 其安 全性和耐久性完全丧失。
3 控制和提高近海混凝土结构耐久性的 建议措施
(图 1 钢筋腐蚀反应示意图 ) 尽管许多学者认为由混凝土组成材料 带入混凝土的有限氮盐 ( 当掺入的氯盐量 小于混凝土重量的0 . 1 一 . 2 %时) 不会引 0 起钢筋锈蚀，但是由外界经混凝土自身孔 隙渗入的氛盐危害极大，当混凝土中的 C l
1 问 提出 题的
近海地区的大气中都会含有氮离子。海 浪拍击产生的大小为0. 1一 林 的细小雾 20 m 滴， 较大的积聚于附近， 较小的随风漂移到 近海的陆上地区。受到浓重的盐雾作用，在 构件混凝土表层内积累浓度很高的氯离子， 在干湿气候交替的不利状态下，遭受盐害破 坏。如烟台地区的调查发现，离海岸 10 0m 内的室外混凝土构件受到严重锈蚀。而南方 炎热地区温度高，氯离子扩散系数增大，锈 蚀发展速度也会加剧。 当前我国东南沿海地区正加快进行公路、 铁路等交通基础设施建设，笔者参建的温福 铁路全长298 . 4km ， 其中大中桥76 座 / 75. 005km ，占线路长度的25. 2% 。隧道65 座/ 157 . 4 I k m ，占线路长度的5 1. 1% 。按照 工程的实际需求，铁路、高速和一级公路上 的大型桥梁、隧道、 城市地铁轻轨系统等重 要基础设施工程的结构设计使用年限约为 1 0 0 年，二级和二级以下公路以及城市一般道路 上的桥涵等工程的结构设计使用年限约为 50 年，而可替换的易损构件也需有3 年的设计 0 使用年限。由于近海环境能够明显导致结构 材料性能劣化，而有部分桥梁、涵洞 、隧 道等工程的普通钢筋混凝上结构和预应力棍凝 土结构正好处在近海区，将要经受着盐雾环 境下盐害的严峻考验。为了确保混凝土结构 能够满足设计的使用年限，对近海地区混凝 土结构的盐害机理研究及其耐久性控制将是十
混凝土采用微生物修复的原理
混凝土采用微生物修复的原理一、引言混凝土是现代建筑中最常用的材料之一，但长期的使用和自然环境的作用会导致混凝土的破坏和老化。
传统的修复方法需要大量的人力和物力，而且效果不佳。
近年来，微生物修复技术得到了广泛的关注和研究，这种技术可以在不破坏混凝土结构的情况下修复混凝土的缺陷和损伤，具有很好的应用前景。
二、混凝土的破坏机理混凝土的破坏主要有以下几种机理：1. 冻融循环：在冬季，混凝土中的水会被冻结，冻结后的水体积会扩大，导致混凝土产生应力，从而破坏混凝土的结构。
2. 碳化：混凝土中的碳酸盐会与二氧化碳反应，生成碳酸，会导致混凝土的pH值下降，从而破坏混凝土的结构。
3. 氯离子侵蚀：混凝土中的氯离子会与混凝土中的水化产物反应，导致产物破坏，从而破坏混凝土的结构。
4. 硫酸盐侵蚀：混凝土中的硫酸盐会与混凝土中的水化产物反应，导致产物破坏，从而破坏混凝土的结构。
三、微生物修复的原理微生物修复是指利用微生物修复剂，使微生物在混凝土表面生长繁殖，通过吸收、代谢和生物化学反应等过程，修复混凝土的缺陷和损伤。
微生物修复的原理主要有以下几点：1. 微生物代谢产物的作用：微生物在生长繁殖的过程中会产生酸、碱、氨气等代谢产物，这些代谢产物可以吸收混凝土中的水，形成水化产物，从而填补混凝土的缺陷和损伤。
2. 生物胶的作用：微生物在生长繁殖的过程中会产生生物胶，这些生物胶可以填补混凝土的缺陷和损伤，形成新的水化产物，从而修复混凝土的结构。
3. 微生物的酶的作用：微生物在生长繁殖的过程中会产生各种酶，这些酶可以降低混凝土的pH值，从而抑制混凝土的碳化作用；同时，这些酶可以分解混凝土中的硫酸盐和氯离子，从而防止混凝土的硫酸盐侵蚀和氯离子侵蚀。
四、微生物修复剂的种类微生物修复剂是指一种或几种微生物的混合物，常见的微生物修复剂有以下几种：1. 铁细菌：铁细菌可以在低氧环境下生长繁殖，可以吸收氧化铁和氧化铝，形成生物胶，从而修复混凝土的缺陷和损伤。
混凝土柱的破坏原理
混凝土柱的破坏原理一、引言混凝土柱是建筑结构中常见的承重构件之一，其作用是将楼板、梁等承载的荷载传递到地基上，因此混凝土柱的稳定性和安全性至关重要。
混凝土柱在受荷作用下可能会发生破坏，这不仅会影响结构的安全性，还会给人们的生命财产带来巨大的损失。
因此，深入研究混凝土柱的破坏原理，对于提高建筑结构的安全性具有重要的意义。
二、混凝土柱的基本构造和受力情况混凝土柱是一种空心的立式构件，由于其截面形状的不同，可以分为矩形柱、圆形柱、多边形柱等多种形式。
混凝土柱在受荷作用下主要承担压力荷载，同时也会受到弯矩和剪力的作用。
三、混凝土柱的破坏形式和机理混凝土柱的破坏形式主要有压碎破坏、屈曲破坏、剪切破坏、拉断破坏等几种形式，其中压碎破坏和屈曲破坏是最常见的两种形式。
1. 压碎破坏当混凝土柱受到垂直于其轴向的外力作用时，如果外力的大小超过了柱的承载能力，混凝土柱就会发生压碎破坏。
这种破坏形式相当于柱被压扁，混凝土柱的抗压强度被充分发挥，但柱的刚度会降低，导致柱的稳定性下降。
2. 屈曲破坏当混凝土柱受到侧向弯矩作用时，柱的轴向会发生弯曲，如果弯曲达到一定程度，混凝土柱就会发生屈曲破坏。
此时柱的轴向受到压力作用，柱的抗压强度得到充分发挥，但柱的抗弯强度不足，导致柱的稳定性下降。
3. 剪切破坏当混凝土柱受到剪力作用时，柱的截面会发生剪切变形，如果剪切变形达到一定程度，混凝土柱就会发生剪切破坏。
此时柱的抗剪强度得到了充分发挥，但柱的抗压强度和抗弯强度不足，导致柱的稳定性下降。
4. 拉断破坏当混凝土柱受到轴向拉力作用时，柱的截面会发生拉伸变形，如果拉伸变形达到一定程度，混凝土柱就会发生拉断破坏。
此时柱的抗拉强度得到了充分发挥，但柱的抗压强度和抗弯强度不足，导致柱的稳定性下降。
四、混凝土柱破坏的影响因素混凝土柱的破坏与许多因素有关，包括荷载类型、荷载大小、柱的几何形状、混凝土强度等。
1. 荷载类型混凝土柱受到的荷载类型不同，其破坏形式也会不同。
混凝土立方体抗压试块破坏特征
混凝土立方体抗压试块破坏特征一、引言混凝土立方体抗压试块是用于评估混凝土抗压强度的一种常用试验方法。
通过对试块进行加载，观察试块的破坏特征，可以得到混凝土的抗压性能参数，为混凝土结构设计和质量控制提供重要依据。
本文将从试块的破坏形态、破坏过程和破坏机理三个方面进行阐述。
二、试块的破坏形态混凝土立方体试块在抗压试验中常常出现以下几种破坏形态：1. 压碎破坏：试块在受到较大压力作用下，出现明显的压碎破坏。
试块表面出现碎裂、剥落等现象，碎片散落一地。
2. 剪切破坏：试块在受到剪切力作用下，出现剪切破坏。
试块表面呈现出明显的剪切面，呈45度至60度的倾角。
3. 弯曲破坏：试块在受到弯曲力作用下，出现弯曲破坏。
试块出现明显的弯曲变形，部分区域产生裂缝。
三、试块的破坏过程混凝土立方体试块在抗压试验中的破坏过程可以分为以下几个阶段：1. 初始阶段：试块在开始加载时，出现线性弹性变形。
力的增加与应变的增加呈线性关系。
2. 塑性阶段：试块在超过线性弹性阶段后，出现一定的非线性变形。
此阶段试块内部开始产生微裂纹，试块表面出现细小的裂缝。
3. 极限阶段：试块在达到一定载荷时，出现明显的破坏。
试块的应变急剧增加，试块表面出现大量裂缝，最终导致试块的完全破坏。
四、试块的破坏机理混凝土立方体试块的破坏是由多种因素共同作用的结果，主要包括以下几个方面：1. 内聚力破坏：试块内部的混凝土材料由于内聚力不足，无法抵抗外部加载而发生破坏。
试块内部的胶结材料断裂，导致试块的破坏。
2. 剪切破坏：试块在受到剪切力作用下，试块内部产生剪切应力集中，导致试块的破坏。
试块表面呈现明显的剪切面，是剪切破坏的典型特征。
3. 弯曲破坏：试块在受到弯曲力作用下，试块产生弯曲应力，导致试块的破坏。
试块出现明显的弯曲变形，部分区域产生裂缝。
五、结论通过对混凝土立方体抗压试块的破坏特征进行观察和分析，可以得到混凝土的抗压性能参数，为混凝土结构设计和质量控制提供重要依据。
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混凝土破坏机理分析
秦国梁
（南昌大学 建筑工程学院 江西 南昌 6003
113039）
摘要 本文阐述了混凝土的破坏过程，通过对裂缝的观察和发展的分析总结，建立了混泥土应力应变关系，
最后探讨了提高混凝土的可能途径。
关键词 混凝土 抗压强度 破坏机理 应力应变关系
Research on Concrete destruction mechanism
Qin guo liang
(nan chang university ,Jiangxi)
Abstract: This paper expounds the failure process of concrete. Through the crack observation and
fracture development . this paper analyzes and summarizes the established concrete of the stress
strain relationship .finally discusses how to improve the strength of concrete in possible ways.
Key word: concrete , the compressive strength , failure mechanism ,the stress strain relationship
混凝上的抗压强度是混凝土材料最基本的性质, 也是实际工程所要求的基本指标。混凝
土抗压强度是以破坏时的压应力大小来衡量的。因此,研究混凝土的强度必须从研究混凝土
的破坏入手。
1混凝土的破坏过程
混凝土的破坏过程人们根据试验机以及从混凝土内部结构的亚微观分析发现,混凝土
在承受载荷以前已含有微裂纹,存在宏观的缺陷,如裂纹、夹渣、气泡、孔穴、偏析等。混凝
土的破坏正是由潜在的各种缺陷引起的,其破坏过程实际上就是微裂纹萌生、扩展、贯通,直
到产生宏观裂纹,导致混凝土失稳破裂的过程。据此,可以将混凝土的破坏过程分为三个阶段 ,
以单轴压缩(或拉伸) 应力状态为例加以说明。第一阶段在30 %～40 %极限抗压强度(60%极
限抗拉强度内) ,此时认为在这个阶段材料是准弹性的。随着载荷的增加,由于砂浆和骨料沿
开裂面产生了相对滑动,裂纹向砂浆中扩展,从而进入第二阶段。此时,众多的裂纹缓慢、稳定
的发展着,停止加荷,裂纹的扩展也中断,所以该阶段也叫做稳定的裂纹扩展阶段,此后,当这些
微裂纹相互贯通,形成控制强度的宏观裂纹时,裂纹进入不稳定扩展阶段,即第三阶段。此后,
应力—应变曲线还存在一个下降段,逐渐失去承载能力。而整个应力—应变曲线说明了裂纹
的产生、扩展和失稳过程。显然其中的非线性与混凝土结构中的微裂纹形成有关。由于混凝
土内部裂纹有一个稳定的发展阶段,因此,可认为混凝土裂纹的端部有一个微裂纹区,那个微
裂纹区有时也称断裂过程区。随着载荷的增加,微裂纹区裂纹数量增加,肉眼可见的裂纹逐渐
变成真正的裂纹(通常称为微裂纹的亚临界扩展) ,纹端前移,又出现新的微裂纹区。这就是混
凝土中裂纹的发展过程。
2裂缝发展过程
以用显微镜直接观察加荷至不同应力的混凝土的切片为例, 可发现裂缝的发展过程为：
（1）当施加应力/破坏强度=0,即未加荷时, 混凝土内部已存在许多预存裂缝, 它们大都是集
料与水泥浆休界面的粘结裂缝；
（2）当施加应力/破坏强度=0.3时, 裂缝状态基本上0/0时相同, 可以认为在此应力水平下,
预存裂缝基术上未扩, 也未产生新的裂缝；
(3)当施加应力/破坏强度=0.5时, 在粗集料与水泥桨体界面上引发出了新的粘结裂缝, 在水
灰比较大的情况下还可观察到粘结裂缝已扩展到基材中, 同时基材中也出现少量砂浆裂缝；
(4) 当施加应力/破坏强度=0.7时, 粘结裂缝继续扩展并大量向基材中延伸, 砂浆裂缝不断增
多并开始将邻近的粘结裂缝连结起来成为连续裂缝；
(5) 当施加应力/破坏强度=0.9时, 粘结裂缝及砂浆裂缝迅速增加, 并相互形成连续裂缝, 试
件侧面的混凝土开始剥落；
(6) 当施加应力/破坏强度=1时, 形成许多贯通裂缝,混凝土达到其强度极限。虽然由于各种
观测方法的灵敏度不同,以致所发现的相对于裂缝不同发展阶段的应力水平略有差异, 但所
得的结果都证实, 混凝七中裂缝的发展经历了三个阶段:裂缝引发阶段、裂缝缓慢生长阶段、
裂缝快速生长阶段;在混凝土中并不是单一裂缝的扩展,其中有众多的裂缝, 裂缝扩展途径也
极其曲折及粗糙。
3混凝土的应力应变关系
应力-应变关系是混凝土在外力作用下变形及破坏现象的外部表现。在最简单的情况下，混
凝土可视为一级二相复合材料，即可将混凝土模型化为由硬化水泥浆体、集料组成的二相复
合材料。图1为硬化水泥浆体、集料及由这二种成分组成的混凝土的应力-应变曲线。集料
的应力-应变曲线直到破坏基本上是线性的；硬化水泥浆体直到极限荷载的90-95%，其应力
-应变曲线也基本上是线性的；然而，混凝土的应力-应变曲线则有明显的不同。图2是承受
单轴压力的混凝土试件典型的应力-应变曲线。在达到抗压极限强度?的30%时，应力超过该
点后，曲线的曲率逐渐增加；到0.75-0.95应力左右时，曲线明显弯曲；在应力达到?时形成
峰点。混凝土应力-应变曲线形状的这种变化与其内部裂缝的发展过程有着密切关系。与裂
缝扩展过程相联系，在单轴压力下混凝土的应力-应变曲线可分为四个区域（见图2）
4.混凝土的应力应变关系
应力-应变关系是混凝土在外力作用下变形及破坏现象的外部表现。在最简单的情况下，混
凝土可视为一级二相复合材料，即可将混凝土模型化为由硬化水泥浆体、集料组成的二相复
合材料。图1为硬化水泥浆体、集料及由这二种成分组成的混凝土的应力-应变曲线。集料
的应力-应变曲线直到破坏基本上是线性的；硬化水泥浆体直到极限荷载的90-95%，其应力
-应变曲线也基本上是线性的；然而，混凝土的应力-应变曲线则有明显的不同。图2是承受
单轴压力的混凝土试件典型的应力-应变曲线。在达到抗压极限强度?的30%时，应力超过该
点后，曲线的曲率逐渐增加；到0.75?-0.95?左右时，曲线明显弯曲；在应力达到最大值时形
成峰点。混凝土应力-应变曲线形状的这种变化与其内部裂缝的发展过程有着密切关系。与
裂缝扩展过程相联系，在单轴压力下混凝土的应力-应变曲线可分为四个区域（见图2）
1)应力小于0.3倍最大应力值，应力-应变曲线基本上呈直线，相应于加荷之前已有粘结裂缝
存在，但它 们十分稳定，但它们的形成可能是在低应力下应力-应变曲线稍呈非线性的原因。
通常将0.3倍的最大应力值的应力称为局部开裂起始应力，被假定为弹性极限
2)在约为极限荷载的30-50%之间时,应力-应变曲线开始偏离直线，相应于粘结裂缝以稳定的
方式缓慢扩展。在此阶段，基体中只有轻微的开裂。
3)在约为极限荷载的50-70%之间时,应力一应变曲线曲率逐渐增加, 相应于粘结裂缝继续
扩展, 并延展到基材之中。随着基材的开裂, 原先孤立的粘结裂缝开始搭接起来, 发展成一
个更为广泛和连续的裂缝体系。若维持应力为左右不变, 这些裂缝将持续生长, 并导致混凝
土最终破坏（静力疲劳）。通常将0.75的应力称为不稳定断裂开始应力或临界应力。
4)应力超过0.75之后, 应力一应变曲线明显弯曲, 相应于基材中发生更为迅速的裂缝 生长。
由于这些裂缝的延伸, 裂缝体系终于变得不稳定, 于是发生破坏。值得提出的是, 用常用试
验机的情况下, 或者说用“柔性”试验机的情况下, 当达到最大荷载时, 受压混凝土表现为
“突然地”破坏。然而, 若使用能维持恒定应变速率的或有足够刚性的试验机, 以避免试验
机在混凝七破坏过程中释放过多的能量, 则混凝上的应力应变曲线将显示出很明显的下降
分枝图。（图3）这种包括上升及下降分枝的应力一应变曲线, 通常称为全应力一应变曲线。
它表明, 即使达到最大荷载时, 裂缝也还未扩展到能引起受压混凝土的完全破坏。事实上,
混凝土在应力接近最大荷载时的逐渐破坏主要是穿过基材的微裂缝所造成的。这些微裂缝将
邻近集料表面上的粘结裂缝结合起来, 形成一些微裂区或造成内部损伤"随着压应变的增加,
混凝土的损伤连续累积, 混凝土就进入了以出现宏观裂缝为标志的应力一应变曲线的下降
分枝。
图3 混凝土全应力-应变曲线
5、结论
混凝土破坏的根本原因在于骨料与水泥石的结合面上存在薄弱环节，随着荷载的增加，微裂
缝的发展及贯穿。 根据混凝土破坏机理研究所揭示的规律性, 通过改善混凝土内部结构,加
强混凝土中的薄弱环节,探索降低水灰比以外的提高混凝土强度的途径。普通混凝土中最薄
弱的环节是水泥砂浆和石子的界面, 因此, 加强界面至少可取得两方面的效果, 其一是增加
了对界面拉应力的抵抗能力,其二是增强了石子和砂浆之间的摩擦阻力,借助于二者之间的
摩擦阻力,减小二者变形之间的差值, 使界面拉应力降低。由于这两方面的原因, 界面裂纹的
生成被推迟, 从而使混凝土度得以提高。加强界面的关键, 首先在于减少水分向界面集中,
降低界面水泥砂浆一侧的水灰比, 提高界面的有效粘结面积, 其次是促进界面的化学反应,
增加水泥石和骨料的联系。
参考文献
1水工钢筋混凝土结构学教科书
2郭少华，混凝土破坏理论研究进展
3吴丹丹，混凝土破坏机理的探讨