摘 要：為了研究不同粉煤灰摻量自密實混凝土的力學(xué)性能變化及破壞性狀，利用ＰＦＣ２Ｄ 中的ＦＩＳＨ 語言及該程序自帶的線性黏結(jié)模型，建立不同粉煤灰摻量自密實混凝土單軸壓縮試驗離散元模型，并與實際試驗結(jié)果進行對比，分析其內(nèi)部破壞形態(tài)與力鏈變化。研究表明：不同粉煤灰摻量ＦＡ－ＳＣＣ 的極限強度呈先增后減的趨勢，破壞裂縫均為對角裂縫，區(qū)別在于中部豎向裂紋數(shù)量不同，建立的二維離散元數(shù)值模型可以很好地模擬粉煤灰自密實混凝土結(jié)構(gòu)軸壓破壞時材料內(nèi)部微裂紋產(chǎn)生、裂縫擴展及對角貫通裂縫形成的過程，彌補了室內(nèi)試驗僅僅依靠肉眼觀測的不足，同時模型輸出的不同粉煤灰摻量自密實混凝土的軸壓強度及應(yīng)力應(yīng)變曲線與實驗室試驗結(jié)果高度貼合，最大抗壓強度誤差不超過７．１％。

關(guān)鍵詞：自密實混凝土；粉煤灰；單軸壓縮；離散元分析

中圖分類號：ＴＶ２２３．４ 文獻標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．０２４

引用格式：程學(xué)磊，王亞佐，劉俊霞，等．不同粉煤灰摻量下ＳＣＣ 單軸壓縮試驗離散元數(shù)值分析［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（７）：１４３－１４７．

自密實混凝土（Ｓｅｌｆ?Ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ＳＣＣ）為高性能混凝土的典型代表，具有優(yōu)異的流動性、均勻性和穩(wěn)定性，在澆筑時無須振搗，僅依靠自重流動即可填充模板空間［１］ 。因此，ＳＣＣ 被廣泛應(yīng)用于配筋密集、形狀特異的結(jié)構(gòu)，其在施工中表現(xiàn)優(yōu)異［２］ 。粉煤灰作為燃煤電廠產(chǎn)出的主要固體廢棄物，資源豐富、價格低廉，在配制ＳＣＣ 時以粉煤灰取代部分水泥，不僅能夠改善ＳＣＣ 的工作性和密實性，而且有利于混凝土行業(yè)往綠色、環(huán)保、高性能方向發(fā)展［３］ 。目前，針對粉煤灰自密實混凝土（Ｆｌｙ Ａｓｈ Ｓｅｌｆ?Ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ＦＡＳＣＣ）的研究大多處于室內(nèi)試驗階段，隨著計算機科技的發(fā)展，細觀數(shù)值模擬在建筑工程研究中展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢［４－６］ 。連續(xù)介質(zhì)數(shù)值模擬方法（如有限元方法）在顆粒材料分析時有局限性，這使得非連續(xù)介質(zhì)的離散元方法（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ，ＤＥＭ）在結(jié)構(gòu)、材料模擬中得到廣泛應(yīng)用［７－８］ 。

離散元模型可以通過調(diào)整顆粒結(jié)構(gòu)、粒度分布孔結(jié)構(gòu)來模擬所需的結(jié)構(gòu)，在處理散體材料、研究細觀裂縫擴展等方面具有一定優(yōu)勢。成浩等［９］ 采用ＤＥＭ 定量分析了含石量和坡度變化對堆積特征的影響，得到堆積石體的堆積質(zhì)量及堆積區(qū)沖程、寬度、面積的影響因素及變化趨勢。戴惠新等［１０］ 研究總結(jié)了ＤＥＭ 在磨礦領(lǐng)域的應(yīng)用，對破碎機中大中型礦石能量供給方式、顆粒的流動特性及襯板的應(yīng)力和磨損進行了預(yù)測，以深入了解設(shè)備能耗、運行方式和襯板性能變化等。Ｇｙｕｒｋｏ 等［１１］ 利用ＤＥＭ 對硬化混凝土進行建模，介紹了硬化混凝土立方體單軸壓縮試驗的模型開發(fā)與建模過程，為ＤＥＭ 更好地在混凝土試驗研究中應(yīng)用提供參考。Ｈａｎｇ 等［１２］ 建立鋼渣混凝土的離散元模型，進行單軸壓縮模擬試驗并與實際試驗結(jié)果對比，進一步確認離散元模擬混凝土力學(xué)試驗的可行性與準(zhǔn)確性。丁永政等［１３］ 用ＰＦＣ２Ｄ 顆粒流程序模擬三點彎曲梁在不同位置和高度產(chǎn)生裂紋的壓縮斷裂過程，研究發(fā)現(xiàn)三點彎曲梁破壞性質(zhì)和破壞級別在不同破壞機制下有很大的不同。王一陽等［１４］ 將ＤＥＭ 用于研究混凝土骨料分布對混凝土抗斷裂性能的影響，得到混凝土脆性破壞時細觀模擬下的裂縫分布情況。陳俊等［１５］ 基于ＤＥＭ 建立瀝青混凝土細觀模型，分析了瀝青混凝土的斷裂機理及斷裂影響因素。戚藍等［１６］ 建立ＳＣＣ 離散元模型，對接觸參數(shù)進行標(biāo)定和分析，研究不同參數(shù)對ＳＣＣ 坍落度的影響，為ＳＣＣ 性態(tài)研究提供了一個有價值的思路。