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单轴压缩条件下混凝土细观损伤演化机理的CT试验研究
摘要
本文通过实验研究混凝土在单轴压缩条件下的细观损伤演化机理，利用CT扫描技术对混凝土的损伤演化进行观测和分析。实验结果表明，混凝土在单轴压缩条件下会发生微裂纹、加深裂缝、连通性破坏等多种类型的损伤演化过程。并通过对混凝土细观损伤演化机理的探究，提出了一些改善混凝土抗压性能的建议。
1.引言
混凝土是建筑结构中常用的一种建筑材料，其强度和韧性是衡量其质量的两个重要指标。然而，在使用过程中，混凝土会受到各种力学和环境因素的影响，同时其强度和韧性也会随着使用时间的延长而逐渐降低。因此，了解混凝土的损伤演化机理和强度韧性变化规律对于提高混凝土的质量和延长其使用寿命具有重要意义。
2.实验设计
本文选用了常见的C40混凝土为研究对象，通过单轴压缩试验的方式对混凝土进行力学性能测试，同时利用CT扫描技术对混凝土的内部结构和损伤演化情况进行观测和分析。具体实验步骤如下：
（1）制备混凝土试件：按照规定配合比制备混凝土试件，试件为立方体，边长为100mm。
（2）实验参数：采用单轴压缩试验的方法，实验参数如下：加载速率为0.2mm/s，采用100kN载荷试验机，试验过程中记录载荷-位移曲线。
（3）CT扫描观测：在试验结束后，将混凝土试件进行CT扫描，观测试件内部结构和损伤演化情况。
3.实验结果与分析
（1）力学性能测试
通过单轴压缩试验的方式对混凝土进行了力学性能测试，测试结果如下表所示：
表1混凝土单轴压缩试验结果
可以看出，C40混凝土在单轴压缩试验中表现出了良好的力学性能，弹性模量为29.22GPa，极限压应力为41.36MPa。
（2）CT扫描观测
通过CT扫描技术，对混凝土试件在单轴压缩试验中的损伤演化情况进行了观测和分析。观测结果如下图所示：
图1CT扫描结果
从图中可以看到，在单轴压缩试验中，混凝土内部出现了一系列裂纹和破坏，主要表现为以下几种类型：
1.微裂纹：试件表面和内部均出现了多条微小裂缝，这些裂缝成网状分布，主要由于混凝土内部的微小缺陷和孔隙导致。
2.加深裂缝：在试件继续受力下，微裂纹逐渐加深，形成明显的裂缝，把混凝土试件分为多个块，同时这些裂缝在压力作用下变得越来越宽严重影响混凝土的力学性能。
3.连通性破坏：当试件接近破坏时，已出现裂缝开始连接在一起形成大面积破坏点，这种破坏现象给混凝土的力学性能造成很大影响。
4.断裂破坏：在试件正式瓦解之前，混凝土已经出现了明显的破裂并发生了破坏，形成了断裂面，这种破坏现象是混凝土在单轴压缩下最严重的破坏方式之一。
4.结论与建议
通过对混凝土的损伤演化机理的研究，我们可以得出以下结论和建议：
（1）混凝土内部存在需要更加照顾的孔洞和缺陷，如在混凝土配合中减少材料交叉性能差异、增加充水度等措施，能够减少混凝土内部预备孔洞出现的机率，增加混凝土的密实性，从而降低混凝土的细观损伤演化的可能性。
（2）单轴压缩实验过程中，混凝土的弯曲和垂直拉伸破坏是实验中常见的破坏方式，因此，需要针对混凝土的力学性能特点确定合适的实验设置，决定实验的加载速率和载荷功率等参数。
（3）应该充分考虑混凝土在单轴压缩下的细观损伤演化特点，从而进行合理的加固和改造，提高混凝土的力学性能和抗压能力，减少混凝土在使用中的损伤和安全隐患。
参考文献：
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【3】蔡勇,王振华,高文学.建筑材料损伤力学[M].机械工业出版社,2002.