活性粉混凝土之破坏分析与尺寸效应研究.pdf

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1、2014年第12期（总第141期）江西建材两岸技术活性粉混凝土之破坏分析与尺寸效应研究郑瑞滨博士（台湾混凝土学会秘书长）裂缝面上的应力为零。纤维束制区内则因纤维束制应1引言力σc与其位置及裂缝面之张开位移量（Crackopening钢纤维混凝土之破坏机制（mechanism），可分成displacement）有关：裂缝尖端处，由于裂缝开口为零，混凝土浆体达到极限拉力强度应力时先行开裂，并将因此其束制能力最大；裂缝开口较大的区域，由于纤维应力转移给纤维，纤维开始作用的第一阶段，而后，被拔出的比例多，其相对握裹部分少

2、，以致束制能力较随着纤维传递应力的增加，混凝土与纤维之界面剥离差，即是第二章所建立应力随开口位移越大而呈现递[3-5]（debonding）以及纤维破坏等三个阶段。纤维破坏阶段减现象的意涵。破坏过程区，则是位于裂缝尖端之的成因，一般区分成纤维握裹长度不足，随着剥离作用后微细裂缝发生之所在区域，其范围的大小与添加纤的进行，将使纤维传递之应力渐次减至于零，所形成之维含量、纤维种类具甚大关系。拉脱破坏；纤维握裹良好且长度足够，则纤维就会在一定长度的剥离部位产生断裂的拉断破坏；以及受剪切[4-5]作用产生的剪力破坏等。三

3、个阶段的破坏机制，使得原为脆性的混凝土材料得以因纤维的添加而展现不同的性质差异。前述不同性质差异的展现，主要因素乃是由于混图1纤维混凝土裂缝开裂过程示意图凝土与纤维间存在可传递交互作用之握裹力使之可[4]提升混凝土之受力行为，同时也制止了裂缝的延伸。就图2（a）所示，含预置裂缝之抗弯试体的受力过破坏过程随应力转移给纤维，且纤维两端因握裹力的程而言，抗弯过程中，ABC断面，由下而上可区分为纤维锚定因素，锚定于裂缝两边浆体上，使纤维于裂缝面束制区、纤维桥接区以及破坏过程区等。且就试验过程间形成架桥效应（bridgin

4、geffect）抵抗裂缝之伸展。外力引致之内应力平衡来说，断面BC段中，破坏过程区架桥效应使得裂缝于开裂过程可按照纤维的桥接作与纤维束制区提供力平衡中之拉力。因此，若裂缝尖端用程度，区分为如图1之无纤维束制区（TractionFree的开口位移（CrackTipOpeningDisplacement,CTOD）、Zone）、纤维束制区（FiberTractionZone）以及破坏过程破坏过程区顶点为可求得且在开口位移变化由破坏过区（FractureProcessZone）等三区域。无纤维束制区中，程区顶点向下发展

5、过程呈现线性变化的假设下，则测试由于纤维已被拉断或拉脱，而失去束制能力，因此其试体可承受之外力，将可透过第二章建立之应力、开口315278-327两岸技术.indd3152014-5-300:43:352014年第12期（总第141期）江西建材两岸技术图2含预置裂缝之抗弯试体的受力过程[12][6]位移关系曲线而求得。因。因此，混凝土的强度必须视其结构尺寸与所组成前述问题的探讨，在中低降服强度的钢材材料中，的骨材尺寸大小之间的关系来决定其破坏准则，不能[15-21]已多所研究。弹塑性材料于受力后，在裂缝尖端产直接

6、用强度准则（StrengthCriterion）或线弹性破坏力生大范围的降伏区域，此时变形发展较快而应力上升学（Linear-ElasticFractureMechanic，简称LEFM）来推缓慢具变形集中的现象，因而，在前述的状况下，采用算，此即是尺寸效应定律（SizeEffectLaw）的观念。应变或位移作为象征破坏的物理参数将更为适合，如相关尺寸效应定律的应用上，已累积相当的文献数[24]同混凝土裂缝产生后的变形问题探讨上，一般建议以据：Walsh分别以六种不同的混凝土材料，并将几何形应力-开口位移关系来表

7、征破坏模式为一相似的概念。状相似但尺寸大小不同的试体，以三点抗弯试验所求得前述采用应变或位移作为象征破坏的方法，已广泛应之结果。整理绘制线性回归图形，该文献的研究结论指[22-23][2]用于压力容器的安全评估中。兹以探讨RPC材料于出尺寸效应理论与其研究成果契合良好。唐采用Bazant前述工程的应用可能，因而，本章在前述条件下，将以的方法，针对骨材粒径、纤维含量的不同对于尺寸效应试验的方法，进行相关裂缝尖端的开口位移（CrackTip之影响进行探讨，亦证明SEL的适用性，其并发现骨材粒OpeningDispla

8、cement,CTOD）关系、破坏过程区顶点分径越大，其抗弯强度越大，却也影响了钢纤维在混凝土析等探讨，为本文的第一个主题。中之均匀分布，减低对微细裂缝的束制作用，而骨材粒此外，对于一般的结构物来说，在实验室中所使径小，抗弯强度低，但却能使钢纤维在混凝土分布较为用的试体尺寸均为较小的尺寸，有些与实体相差甚至数均匀，而增加对微细裂缝的束制。因此在考虑钢纤维含十倍之多。同样的