混凝土搅拌站是一种复合的多相材料,内部结构非常复杂。从宏观结构看,可以把混凝土看作是骨料分散在水泥浆基材中的二相材料,或者看成是粗骨料分散在砂浆中的材料, 并且,当给构尺寸大于粗骨料尺寸四倍以上时,往往看作是均匀的各向同性材料。从微观结构看,水泥石是由水泥凝胶、氢氧化钙结晶、未水化的水泥颗粒、凝胶空隙、毛细管及孔隙水、空气泡等组成。 此外,水泥石的水化反应还会延续相当长时间,毛细管中水份还会继续蒸发,留下不少空隙与微细裂缝,因而混凝土从微观上看是不均匀的多相材料。本章主要是从宏观结构上阐述混凝土搅拌站的强度理论。 骨料,水泥砂浆和混凝土的应力应变关系,骨料的应力应变是线性的,其强度比混凝土搅拌站高,水泥胶结料的应力应变关系基本上也是线性的,其强度也能**混凝土。 而这两者组合而成的混凝土却具有明显的内非线性,其强度也较低。这说明,混凝土中骨料与水泥浆的交界面是一薄弱环节,它对混凝土的力学性质有重要的影响。改善界面性质对提高混凝土强度具有重要作用。 按照混凝土搅拌站内部微裂缝的发生、延伸、扩展直到混凝土发生破坏,大体上可以将这一变化过程分为四个阶段。 (1)原始微裂缝阶段 在加载以前,由于水泥浆硬化于缩,水份蒸发留下裂隙等原因,在混凝土内部形成原始微裂缝。这些微裂缝大多出现在粗骨料与砂浆结合的界面上, 少部份出现在砂浆内部。如果养护适当,即投有出现宏观的干缩裂缝的条件下,这些微裂缝是稳定的,并且从统计观点来看是均匀分散的。 (2)裂缝的起裂阶段 在加载不太大时,例如单轴压应力不**过极限抗压应力的30-40肠时,由于试件中某些孤立点上产生.拉应变集中,这时混凝土搅拌站内部的原始裂缝有一部分开始延伸或扩展,但都很短,数值微小。 当这些微裂缝延伸或扩展后,应力集中得到缓和并立即恢复了平衡。这一阶段的应力应变关系基本上接近弹性关系,也有人称为准弹性关系。在这一阶段,如荷载保持不变就不会产生新的裂缝,当卸载时,有少量裂缝还能闭合。 (3)稳定裂缝的扩展阶段 如果荷载继续增加,但不**过某一临界应力(对单轴受压来说应力在70^,90肠的抗压强度以内),则已有的裂缝便进一步延伸或扩展,有的伸入砂浆内部,有些短的裂缝会彼此相接而引成长的裂缝,同时有新的裂缝产生。 这一阶段应力应变关系呈明显的非线性关系。如果停止加载,裂缝的扩展也会停止,不继续发展。因而可以称为稳定裂缝的扩展阶段。 (4)不稳定裂缝的扩展阶段 当加载**过临界应力后,裂缝逐渐连接贯通,砂浆体内的裂缝急剧增加,发展加快。在这一阶段,荷载保持不变时,裂缝也会自行继续延伸和扩展,也即荷载保持不变也会导致破坏。因而任何长期荷载都不应**过临界应力值。 这一阶段称为不一定裂缝扩展阶段。在这一阶段,单轴受压试件的体积不仅不缩小.反而开始膨胀。最后,贯通的裂缝将试件分裂成若干小往,这时,当荷载减小时,变形还会继续增加。