试样尺寸对超高性能混凝土断裂性能影响的试验研究

裴蓓蓓 ，孙明清 ，2，王应军

（1.新材料力学理论与应用湖北省重点实验室，武汉理工大学，湖北 武汉 430070；2.恒润集团有限公司，河北 衡水 053100）

0 引言

超高性能混凝土（UHPC）具有超高的耐久性和力学性能。它在传统混凝土的基础上通过添加高效减水剂，去除粗骨料，降低水胶比，添加纤维等方法提高混凝土的力学性能。加入活性粉末（硅灰等）替代部分水泥，使混凝土更加均匀，提高耐久性[1-2]。随着UHPC在结构工程上的广泛应用，就不得不考虑材料中不可避免的缺陷和裂纹会让工程结构发生低应力断裂事故。因此，UHPC的断裂性能研究显得尤为重要。国内外对此展开了大量的研究，发现纤维的掺量和种类、骨料粒径等因素均会影响UHPC的断裂性能。断裂性能还与基体性能和开裂处应力传递有关，而基体性能由材料组分决定，影响开裂处应力传递的因素除了纤维本身的桥接能力外，还与试样尺寸有关。如Talboys等[3]的研究表明，纤维增强混凝土的断裂模数（MOR）随着试样尺寸增大而下降。

UHPC属于纤维增强混凝土的范畴，但典型的UHPC材料具有受拉应变硬化和多元开裂的特性[4-5]。目前，关于尺寸效应对UHPC断裂性能影响的研究较少。本文利用单轴拉伸试验[6]确定延性较高以及应变硬化特性较好的钢纤维体积掺量。采用3种不同尺寸的试样，模拟张开型裂纹（低应力断裂事故发生的主要原因）利用数字图像相关法[2，7]研究尺寸效应对UHPC断裂性能的影响。数字图像相关法是一种光测方法，它是根据试样表面数字化后的随机散斑信息跟踪点的运动获得物体的变形信息，可用于测量固体表面的全场位移。……