界面过渡区对混凝土力学性能的影响研究综述 吕燕红 ，武 亮 ，王 东旭 (昆明理工大学 电力工程学院，云南 昆明650500) 摘 要 ：对 国 内外学者针 对界 面过 渡 区对混凝土力学性能的影响的主要研 究成 果进行 了概 述 ，并对混凝土 细观数 值模型 中有 关界 面单元的 力学性 能(厚度 、本构 关系及破 坏准 则和 随机 力 学参 数等 )进行 了探讨 。通过分析 目前试 验 、理论 以 及数值分析的成果，指出目前对界面过渡区力学性能的试验研究水平较低，还有待进一步发展。 关 键 词 ：界面过渡 区；混凝土弹性模量 ；细观数值模型 ；力学性 能 中图分类号 ：TV331 文献标 志码 ：A doi：10．3969／j．issn．1000—1379．2014．03．039 InterfaceTransition Zoneon ConcreteM echanicsPropertiesofResearch Review LU Yan—hong，W U Liang，W ANG Dong—XH (FacultyofPowerEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650500，China) Abstract：The papersummarized themain research resultsoftheinfluenceofinterfacetransitionzoneto themechanicalpropertiesofconcreteof domesticandforeignscholarsanddiscussedthemechanicalpropertiesofrelatedinterfaceunits(thickness，constitutiverelationsandfailurecriteria andstochasticmechanicsparameters)oftheconcretemesoscopicnumericalmode1．Throughtheanalysisofthepresenttheoryandtest，theresults ofnumericalanalysisandfinallyitpointedoutthattheinterfacemechanicsperformancetestresearch levelwaslow andstillneededfurtherdevelop- ment． Key words：interfacetransition zone；concrete elasticmodulus；mesoseopie numerical model；mechanicalproperties 混凝土是一种典型 的非均质复合材料 ，细观力学通 常将其 看作 由骨料 、水泥砂浆和界 面过 渡 区(InterfaceTransitionZone， ITZ)组 成 的 三 相 非 均 质 复 合 材 料 ，ITZ厚 度 为 0．o1～0．1 m m … 。 大量研究表明[22：ITZ是混凝 土材料 的薄弱 环节 ，在混 凝土加载 以前 ，水 泥 浆硬 化过 程 中干 缩界 面 区 已有微 裂 缝产 生 ；加载后通常也可看到位于骨料 与水泥砂浆 之间 ITZ的断裂 路径 。但这是 ITZ自身 的薄弱性还是骨料与水泥浆体之 间的刚 度差导致应力集 中引起 的 ，目前 尚不清 楚。ITZ的性能 到底多 大程度上影 响着整个混 凝土材料的性能 ，其影响在进 行混凝 土 破坏 过程 的数值 模拟 中是 否 可 以忽 略都 是值 得 思考 的 问题 。 就 目前文献资料来看 ，关 于骨料 和水 泥砂浆力学性 能 的试验研 究 已经有较多的数据和结果 ，而有关 ITZ力学性能 的试验研 究 和理论分析则相对较少 。因此 ，本文就 ITZ对混凝 土弹性模 量 的影响的主要研究成果进行了详细概述 ，并对混凝土细观数值 模型 中有关界面单元 的力学性 能 (厚度 、本构 关系及 破坏 准则 和随机力学参数等)进行了探讨，希望对混凝土结构的细观数 值模拟过程起到一定 的指导作用 。 1 界面对混凝土宏观力学特性的影响 1．1 界 面 力学性 能试 验研 究和 理论 分析 迄今为止 ，许多 国外学者对}昆凝 土界面过渡 区特性及其对 ?昆凝 土宏观力学特性 的影 响进行 了研 究。但现 有方法 主要 是 · 120 · 问接方法 ，通过研究 界面对砂 浆或}昆凝土力学 性能 的影 响从而 得 出界面 的力学性能 。 在试验研究 方 面 ，}昆凝 土 中界 面单 元 主要 以受 剪 破 坏 为 主 ，于是 Taylor等 对水泥砂浆黏结界面抗 剪性能进行 了试验 研究 。考虑 了粗骨料 的矿物学特性 、水泥砂 浆 的配合 比等对 界 面抗剪强度 的影 响 ，骨料表面的粗糙度 的影响忽 略不计 。通 过 引入摩擦角 和内聚力来反 映界面的抗剪强度 ，用摩 尔 一库仑破 坏准则 的形式表示 为 Jr=o-tan +C (1) 式 中 ： 、r分别为粗骨料和砂浆界 面上的正应 力和剪 应力 ； 、c 是 可通 过棱 柱体试件 的轴 心抗压 强度 试验 获得 的摩擦 角和 内 聚力，见图 I。通过不断改变试件中骨料板的倾角 ，并构造不 同倾角时界面上 的应力圆 ，可得 出一 系列界面破 坏时 的应 力状 态的点，连接这些点即可得到摩尔 一库仑形式的抗剪强度表达 式，见图2。试验发现，水泥浆的水灰比对界面黏结抗剪强度的 影响非常小。此外，Caliskan 等对混凝土黏结界面的抗剪强 度进行 了研究 。VanMier等 用压 剪试 验得 到 了压力 对抗 剪

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