Page 42 - 2023年第54卷第10期

断裂行为研究发现，混凝土破坏面主要为沿粗骨料与砂浆基质间的交界面 ［１０ － １３］ 。混凝土中粗骨料粒径
对断裂性能的影响表明，在一定几何尺寸范围内断裂能与起裂韧度会随着骨料粒径增大而增大 ［１４ － １６］ 。
Ｅｌｉｃｅｓ等 ［１７］ 通过试验研究表明，由于骨料阻碍了裂缝的直线扩展，使得裂缝的扩展路径更加曲折，因
此需要消耗更多能量。细观数值模拟结果表明，当大骨料处于某一裂缝发展通道上时，裂缝发生偏
折，大骨料对裂缝的扩展具有阻裂作用 ［１８ － １９］ 。上述研究结果虽然表明块石粒径对 ＲＦＣ的断裂性能有
影响，但揭示堆石混凝土中块石粒径对自密实混凝土裂缝扩展的影响机理，证明堆石对自密实混凝土
中裂缝发展起抑制作用的研究仍存在局限。因此，为更好的理解块石对 ＲＦＣ裂缝扩展的影响，还需要
进行更深入的研究。
本文采用尼龙块石（模拟块石）与自密实砂浆（模拟 ＳＣＣ）组成的 ＲＦＣ模型进行断裂韧性试验，研
究预埋不同粒径的单块石（ ２０、２５、３０和 ３５ｍｍ）试件的断裂性能及加载过程中裂缝的扩展情况。为使
得试件表面与内部裂缝扩展情况保持一致，块石形状定为规则长方体，同时由于块石加工不便，使用
尼龙块代替块石。在试验结果的基础上，计算断裂参数，并结合裂缝扩展不同阶段的 ＡＥ信号演化特
征及 ＤＩＣ位移、应变演化特性对断裂破坏的全过程进行监测。最后分析块石粒径对裂缝扩展的抑制作
用，揭示堆石的阻裂机理。

２ 原材料和试验方案

２．１ 原材料 本研究中所采用原材料包括水泥、粉煤灰、细骨料、外加剂、尼龙块石、水。
（１）水泥：选用冀东海德堡（泾阳）水泥有限公司生产的 Ｐ·Ｏ４２．５级中热硅酸盐水泥，其物理性
质检测结果表 １所示，化学性质检测结果如表 ２所示。

表 １ 水泥物理性质
表观密度? 比表面积? 标准稠度? 安定性? 凝结时间?ｍｉｎ 抗折强度?ＭＰａ 抗压强度?ＭＰａ
２
３
（ｇ?ｃｍ ） （ｍ ?ｋｇ） ％ ｍｍ 初凝 终凝 ３ｄ ７ｄ ２８ｄ ３ｄ ７ｄ ２８ｄ
３．１０ ３２３ ２６．８ ０．５ １８２ ２５７ ４．８ ６．２ ７．３ ２４．９ ３０．６ ４７．５

表 ２ 水泥、粉煤灰化学性质 单位：％

化学成分
烧失量
ＣａＯ ＭｇＯ
ＳｉＯ ２ ＡｌＯ ３ Ｆｅ ２ Ｏ ３ ＳＯ ３
２
水泥 ２２．８１ ５．６２ ６１．４３ ３．３６ １．３５ ２．１７ ４．００
粉煤灰 ４９．０２ ３１．５６ ４．８８ ６．９７ ０．８３ １．２ ３．６５

（２）粉煤灰：采用陕西正元秦电环保产业有限公司生产的粉煤灰超细粉（磨细Ⅰ级），粉煤灰物理
性质检测结果如表 ３所示，化学性质检测结果如表 ２所示。
表 ３ 粉煤灰物理性质

３
表观密度?（ｇ?ｃｍ ） 安定性?ｍｍ 细度?％ 需水量比?％ 含水率?％
２．２ ０．５ ０．５ ９１ ０．２

（３）细骨料：采用中国水利水电第八工程局有限公司东庄水利枢纽水垫塘二道坝项目部骨料生产
３
系统生产的成品机制砂。机制砂砂细度模数为 ２．６５，石粉含量为 ２２％，表观密度为 ２６７０ｋｇ?ｍ 。
（ ４）外加剂：采用北京华石纳固有限公司生产的堆石混凝土专用高效减水剂（ＨＳＮＧ － Ｔ），性质如
表 ４所示。

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