混凝土受压微裂纹的发展过程

混凝土单轴压应力作用下的应力—应变关系见图2-3：fpr为混凝土的抗压强度；εpr为混凝土抗压强度下对应的极限拉伸值；νs=ε′/ε，为混凝土的割线泊松比；νt=dε′/dε≅Δε′/Δε，为混凝土的切线泊松比；εv≅ε-2ε′，为混凝土的体积应变。

图2-3　混凝土单轴压应力作用下的应力—应变关系

在混凝土应力—应变曲线的上升段，当混凝土应力较低（σ≤0．4fpr，图2-3曲线的A点）时，应变ε随应力σ近似比例增长，泊松比νs=0．16～0．20，接近常值，故体积应变为负值（压缩）。

随着应力的增大，混凝土的塑性变形开始加速增长，曲线的斜率渐减。泊松比νs也逐渐增大，混凝土的体积应变εv虽继续减小，但变化率减缓。(www.xing528.com)

当切线泊松比νt=0．5时 （曲线上的B点），混凝土的体积压缩变形达极限，体积不再继续减小，意味着试件内部的微裂缝有较大开展。但试件表面尚无肉眼可见的裂缝。此时仍在曲线上升段，应力约为（0．88～0．98）fpr，应变约为（0．65～0．86）εpr。

随后，混凝土内部的非稳定裂缝开始发展，纵向应变很快增加，而体积应变开始恢复。此时，应力增加有限就达最大值，即棱柱强度（fpr，曲线上的C点）。应变继续增大时，应力减小，曲线转入下降段，在曲线上形成一尖峰，切线呈水平。

应力—应变曲线进入下降段不久，试件表面上出现第一条可见裂缝（曲线上D点）。此裂缝细而短，平行于受力方向，一般位于试件浇注位置的侧面。此时，混凝土的应变ε≅（1．0～1．35）εpr，应力σ≅ （1．0～0．9）fpr；而割线泊松比νs≅0．5、体积应变εv≅0，说明混凝土内裂缝开展造成的体积增大恰好抵消在此之前的压缩变形。

继续试验，试件应变不断增大，表面上相继形成多条不连续的纵向裂缝，横向应变ε′或泊松比νs、νt和体积应变εv加速增长，残余承载力下降较快。众多的裂缝破坏了粗骨料和水泥砂浆的粘结作用，削弱了混凝土的抗剪能力，在相邻纵向裂缝间形成斜向裂缝。再增大应变，斜裂缝发展迅速，以至贯通整个截面（曲线上E点），形成主裂缝。此时混凝土的应变ε=（2～3）εpr，残余强度σ≅ （0．4～0．6）fpr。

试件的应变继续增大，主斜裂缝在正应力和剪应力的作用下不断发展加宽，形成一破裂带，而试件其他部位的裂缝一般不再发展。试件上的荷载由剪面上的摩阻力和残余的粘结力相抵衡，残余承载力缓慢地下降。当应变达ε=6εpr时，残余强度为σ≅（0．1～0．4）fpr；更大的应变下，残余强度仍未完全丧失。