多场耦合下路面混凝土细观裂缝的演化规律

发布时间：2019-04-19 17:50

【摘要】：细观裂缝的演化与空间展布规律是影响路面混凝土耐久性的关键因素.为明确寒冷地区路面混凝土在实际工作环境下结构内部微裂缝的萌生、扩展、压缩等演化规律,基于多场疲劳试验,针对路面混凝土内部结构进行了SEM、CT扫描及图像分割,通过对比分析荷载单场、荷载-冻融双场及荷载-冻融-干湿循环三场耦合下的裂缝面积密度、平均裂缝宽度、最大裂缝长度及盒分形维数特征,从细观尺度揭示了不同荷载水平、耦合方案下微裂缝的动态损伤发展规律.结果表明:单荷载作用下,随荷载次数增加,最大裂缝长度呈萌生-闭合-延伸交替变化,宽度表现为压缩-扩张交替变化,分形维数先增后减;荷载-冻融双场耦合引发的结晶膨胀应力促使裂缝面积密度及最大裂缝长度单调增加,80%荷载水平时,混凝土在较小裂缝长度、宽度下便发生疲劳破坏;荷载-冻融-干湿循环三场耦合下,附加干缩应力沿裂缝方向产生收缩应力,在垂直裂缝方向产生压缩应力,促使裂缝沿长度方向延伸,宽度减小,同时伴随更多微裂缝成核.
[Abstract]:The evolution of mesoscopic cracks and spatial distribution are the key factors affecting the durability of pavement concrete. In order to clarify the evolution rule of micro-cracks in pavement concrete in the actual working environment, based on multi-field fatigue test, SEM,CT scanning and image segmentation were carried out for the interior structure of pavement concrete. The characteristics of crack area density, average crack width, maximum crack length and box fractal dimension under the coupling of load single field, load-freeze-thaw double field and load-freeze-thaw-dry-wet cycle are compared and analyzed, and the characteristics of crack area density, average crack width, maximum crack length and box fractal dimension are analyzed. The dynamic damage development law of micro-cracks under different load levels and coupling schemes is revealed on a meso-scale basis. The results show that with the increase of loading times, the maximum crack length changes alternately with initiation-closure-extension, and the width changes alternately with compression-expansion. The fractal dimension increases first and then decreases. The crystal expansion stress induced by load-freeze-thaw double field coupling causes the crack area density and the maximum crack length to increase monotonously. When the load level is 80%, the fatigue failure will occur under the smaller crack length and width of concrete under the condition of small crack length and width. Under the three-field coupling of load-freeze-thaw-dry-wet cycle, the additional dry shrinkage stress produces shrinkage stress along the crack direction and compression stress in the vertical crack direction, which causes the crack to extend along the length direction and reduce the width, accompanied by the nucleation of more micro-cracks.
【作者单位】： 长安大学公路学院;广西交通科学研究院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51278059) 长安大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(310821175014)~~
【分类号】：U416.216

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本文编号：2461147