混凝土材料应变率强化现象控制因素与影响机理分析

普遍认为混凝土材料的率效应在不同的应变率范围内由不同的因素控制。在低应变率下混凝土率效应由其中毛细水的黏性引起，黏滞力阻碍了裂缝的形成和扩展，导致了混凝土抗拉强度及刚度的增加。而在高应变率下混凝土的惯性力是引起强度增加的主要因素。基于固体物理学理论对脆性材料的研究成果也表明，应变率效应是热活化机制与宏观黏性机制并行存在、相互竞争的结果。这两种机制分别在不同的应变率区占据主导地位。在小应变率范围内，率效应受热活化机制控制，随着应变率的增加，出现声子阻尼作用，并逐渐占据主导地位，惯性影响逐渐明显，应变率继续增加，惯性效应占据优势。

试验研究表明，混凝土中的毛细水和水蒸气是影响混凝土材料率效应的重要因素。不同湿度、龄期、养护条件率敏感性存在差异。同时基于水的物理特性和普遍的物理规律，人们试图解释混凝土中的水、水蒸气在不同加载速率下所表现的蠕变效应、黏性效应，从而揭示水在混凝土率效应中所产生的作用。

通过本章的分析研究，作者认为，损伤是因变形引起的，尽管人们对损伤滞后效应产生的原因有各种解释，但在动载作用下存在不同程度的损伤滞后现象是客观存在的。测定混凝土材料力学特性的试件，在其被施加荷载后变形滞后于荷载作用，因而产生了的损伤滞后，宏观上表现为混凝土材料的应变率强化现象。

【注释】
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[1]若F1为第一个循环中的发生凯塞效应时的荷载最大值；F2为第二循环中出现明显声发射时对应的荷载值；费利西蒂比FR定义为F2/F1。

[2]间接引自戚承志，钱七虎.材料变形及损伤演化的微观物理机制[J].固体力学学报，2002.23（3）：312-317。