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基于疲劳损伤理论建立混凝土冻融劣化规律研究 王晶 (中国建筑科学研究院北京100013) 摘要：按照必威体育精装版修编完成的《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(报 批稿)中的快冻法，对不同混凝土试件进行了抗冻试验。结合动弹性模量相对值 的变化特点，根据疲劳损伤理论和数学模拟的方法建立了混凝土冻融损伤本构模 型，并引用相关数据对模型进行验证。 关键词：混凝土；抗冻性；相对动弹性模量；劣化； 1引言 在寒冷地区，混凝土冻融破坏是混凝土建筑物过早失效的主要原因之一。冻 融循环直接导致混凝土内部结构损伤，使混凝土材料结构松散，力学性能退化， 尤其是混凝土在含水量较高时的冻融环境作用下，不均匀冻胀力和冻胀变形所引 起的巨大破坏作用，对混凝土强度和结构安全性将产生显著的影响。 由混凝土的冻融破坏机理可知，混凝土冻融破坏实际上是一种低周疲劳破 坏，所以可以基于疲劳损伤理论建立混凝土冻融损伤模型。目前对混凝土抗冻性 能的研究已比较成熟，但在结构设计、评估过程中对混凝土抗冻性的定量控制至 今难以实现uJ。 本文按照必威体育精装版修编完成的《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》 (报批稿)中的快冻法，对不同混凝土进行了抗冻试验。根据相对动弹性模量变 化，研究了混凝土冻融劣化规律。 2快冻试验 2．1试验原材料 水泥：北京拉法基42．5级P．O水泥； 粉煤灰：采用了I级和Ⅲ级两种品质的粉煤灰，强度等级C40及以下混凝 土采用Ⅲ级粉煤灰，高强混凝土采用I级粉煤灰； 细集料：细度模数为2．5的中粗河砂，表观密度2680 k咖3，堆积密度 1540k∥m3，级配合格。 粗集料：北京周边5～26．5IIuIl连续级配碎石，表观密度2740k酊，堆积密 度1455k∥m3。 外加剂：高效减水剂采用广州富斯乐公司生产的聚羧酸系高效减水剂，减水 率25％以上。 拌合水：清洁的自来水。 2．2试验配合比 混凝土设计强度等级为C20和C50，相同强度等级的混凝土进行了不同粉煤 灰掺量以及不同含气量的设计。混凝土配合比及抗压强度见表l。 表1混凝土配合比与抗压强度 粉 28d抗压 编号 水胶比 水泥蝇 煤灰 砂埏 石子蚝 水蚝 含气量％ 强度 蚝 ％ ㈣ O．52 252 10830 784 1037 26．8 C20F30 186 C20F40O．50 216 14440 784 1037 178 4．2 30．2 C20A50．49 216 14440 74l 98l 175 5．6 26．4 C50F25O．36 345 11525 707 1080 162 64．1 C50F35O．35 299 16l35 707 1080 158 1．2 58．7 0．29 344 18635 609 1012 148 4．5 57．9 C50A5 注：编号说明：编号中“C”后面的两位数表示混凝土的强度等级；‘‘F”代表粉煤灰，其后两位 数为掺量：“A”表示引气混凝土，其后的数字为设计含气量。 2．3快冻试验 按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的快冻试验方法进 行，试件尺寸为100I砌×lOOmnl×400删n，3个为一组。快冻试验设备采用型号 为CABR．