鄭 文 春

(福建璟榕工程建設(shè)發(fā)展有限公司，福建 福州 350000)

1 概述

由于混凝土是多相材料，混凝土中實際上是存在一個薄弱的結(jié)合面—界面，通過力學(xué)分析可以得到，界面在混凝土材料結(jié)合的內(nèi)部邊界[1-4]。而破壞往往就是從結(jié)合處的界面發(fā)生破壞，我們需要研究界面處及其周邊的應(yīng)力狀態(tài)，這是一項有意義的工作[5，6]。而且，在界面處，混凝土與纖維變形互相約束，導(dǎo)致了應(yīng)力集中產(chǎn)生奇異點。同時，混凝土由于由多相材料組成，在界面處存在大量的微裂紋，因此，研究界面處的微裂紋模型與材料的奇異性是研究材料性能的一個重要手段。

2 混凝土材料界面奇異性研究

對于平面問題,復(fù)合材料兩種不同的材料結(jié)合在一起，具有兩個重要的組合彈性參數(shù)——Dundurs參數(shù)：

其中，v為泊松比。

由Goursat公式:

根據(jù)Dundurs的解答，于是:

Dundur參數(shù)實際上是給出了界面上相互約束的材料特性的影響?；炷敛牧鲜且环N復(fù)合材料,混凝土中基體材料和骨料的界面,纖維和基體材料的界面都是薄弱環(huán)節(jié),將Dundur參數(shù)引入到混凝土中來,為研究界面的奇異性打下基礎(chǔ)。

3 混凝土中界面力學(xué)分析

根據(jù)Bogy 理論，采取Mellin變換，得到：

Aβ2+2Bαβ+Cα2+2Dβ+2Eα+F=0

(1)

其中:

A=K(θ1)K(θ2)；

B=2λ2sin2θ1K(θ2)+2λ2sin2θ2K(θ1)；

C=4λ2(λ2-1)sin2θ1sin2θ2+K(θ1-θ2)；

D=2λ2[(λ2-1)sin2θ1sin2λθ2-sin2θ2sin2λθ1]；

E=K(θ2)-K(θ1)-D；

F=K(θ1+θ2)；

K(θ)=sin2(λθ)-λ2sin2(θ)。

其中，λ為特征值,方程稱為界面的特征方程。

對方程進行討論:

1)令θ1=θ2=180°,得到混凝土中的界面微裂紋模型,見圖1。

求解可以得到:

2)θ1=θ2=90°，此時,有特征方程為:

上式只有在0≤Reλ≤1范圍內(nèi)才有解,同時對上式進行討論得到了下面的結(jié)論:

從上式可以看出，此處存在高階微量，也就是說界面端處應(yīng)力狀態(tài)好，應(yīng)力集中和奇異性少。

4 結(jié)語

基于平面分析，我們得到了混凝土材料復(fù)合的一個重要指標(biāo)，對于工程上常用的聚丙烯纖維混凝土，鋼纖維混凝土等增韌纖維混凝土，我們可以采用將Dundurs參數(shù)引入該指標(biāo)，得到了硬纖維加入到較硬基體材料中，軟纖維加入到較軟基體材料中將取得更好的效果。

[1] 白衛(wèi)峰.混凝土損傷機理及飽和混凝土力學(xué)性能研究[D].大連：大連理工大學(xué),2008.

[2] 吳文選.內(nèi)養(yǎng)護混凝土的微觀結(jié)構(gòu)及其性能研究[D].武漢：武漢理工大學(xué),2010.

[3] 劉衛(wèi)東.改性聚丙烯纖維混凝土的工程性能研究[D].上海：東華大學(xué),2010.

[4] 任慧韜.纖維增強復(fù)合材料加固混凝土結(jié)構(gòu)基本力學(xué)性能和長期受力性能研究[D].大連：大連理工大學(xué),2003.

[5] 王 沖.特超強高性能混凝土的制備及其結(jié)構(gòu)與性能研究[D].重慶：重慶大學(xué),2005.

[6] 李 偉,朱浮聲,王曉初，等.納米混凝土的制備及其干縮性能研究[J].東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2017,38(8):1173-1176,1194.