橡胶混凝土断裂韧性试验研究

为研究橡胶混凝土断裂韧度,以C30混凝土为基准混凝土,将橡胶颗粒的粒径、掺量以及试件的缝高比作为变量,制备混凝土试件进行楔入劈拉试验研究.计算得到橡胶混凝土试件起裂韧度及失稳断裂韧度的变化规律.结果 表明:掺人橡胶后,混凝土的起裂韧度有明显降低,橡胶掺量越高降幅越明显,橡胶掺量为5％～15％的混凝土失稳断裂韧度大于基准...     

橡胶混凝土断裂韧性试验研究

为研究橡胶混凝土断裂韧度,以C30混凝土为基准混凝土,将橡胶颗粒的粒径、掺量以及试件的缝高比作为变量,制备混凝土试件进行楔入劈拉试验研究。计算得到橡胶混凝土试件起裂韧度及失稳断裂韧度的变化规律。结果表明:掺入橡胶后,混凝土的起裂韧度有明显降低,橡胶掺量越高降幅越明显,橡胶掺量为5%~15%的混凝土失稳断裂韧度大于基准混凝土;20%橡胶掺量的混凝土失稳断裂韧度略小于基准混凝土;缝高比相同时,掺粒径为0.3mm橡胶颗粒的混凝土试件失稳断裂韧度高于粒径为0.6mm的橡胶混凝土,表现出更好的断裂韧性;与起裂韧度相比,失稳断裂韧度与橡胶含量的非线性特征更加明显。     

橡胶粒径及掺量对混凝土断裂韧性的影响

为研究橡胶粒径及掺量对混凝土断裂韧性的影响规律,对不同粒径（30、50目）,不同掺量（0、5%、10%、15%、20%）的橡胶混凝土试件进行了楔入劈拉试验,计算得到橡胶混凝土试件起裂韧度、失稳断裂韧度随橡胶粒径及掺量的变化规律。结果表明,掺入橡胶后,混凝土的起裂韧度随橡胶掺量增加呈线性降低,橡胶掺量低于15%的混凝土,失稳断裂韧度高于基准混凝土,20%掺量的橡胶混凝土失稳断裂韧度小于基准混凝土,失稳断裂韧度与橡胶掺量呈高阶函数关系。掺50目橡胶的混凝土试件失稳断裂韧度高于30目橡胶混凝土,表现出更好的断裂韧性。     

矿物掺合料对高性能混凝土断裂性能影响的试验研究

通过带缺口高性能混凝土小梁的三点弯曲断裂试验,研究了不同掺量的矿物掺合料粉煤灰、硅粉对高性能混凝土断裂性能的影响。根据试验得到的荷载-挠度曲线和荷载-裂缝嘴张开位移曲线,运用虚拟裂缝模型并结合线弹性断裂力学理论,计算了起裂韧度、失稳韧度、断裂能等断裂性能评价指标。试验表明:高性能混凝土断裂性能随活性矿物掺合料掺量的逐渐增大呈先增大后减小的趋势。     

双裂缝混凝土试件断裂过程试验研究

为了研究不同缝间跨比值（RCSS）混凝土三点弯曲梁试件断裂参数变化规律,并探讨边缝的存在对跨中裂缝断裂特性的影响,以双K断裂理论为基础,设计制作了4组相同初始缝高比、不同缝间跨比值（0、0.1、0.15、0.2）的混凝土三点弯曲梁试件,研究跨中主裂缝起裂韧度和失稳韧度的变化规律.结果表明：起裂韧度随着缝间跨比值的增加而增大,均值从缝间跨比值为0到0.2增加了0.14MPa·m1/2;失稳韧度随着缝间跨比值的增加而减小,均值从缝间跨比值为0到0.2减小了0.09MPa·m1/2;这种变化使混凝土的韧性逐渐减小,脆性逐渐增加.     

高温后混凝土残余断裂韧度性能的确定

对高温后混凝土Ⅰ型断裂性能进行了试验研究。试件几何形式统一采用《水工混凝土断裂试验规程》推荐值,历经65、120、200、300、350、400、450、500和600℃高温。采用楔入劈拉法测得高温后试件荷载—裂缝张开口位移(P-CMOD)全曲线,并据此计算相应温度下混凝土试件的起裂韧度KIQC、失稳韧度KSIC,得到随着受火温度的上升,KIQC单调下降,而KISC变化趋势为"保持不变-上升-下降"。     

全级配大坝混凝土断裂参数的试验研究和计算方法

针对某大坝的实际工程,采用大坝拌和楼出料,浇筑最大骨料粒径为150 mm的全级配混凝土楔入劈拉试件进行断裂试验。在裂缝尖端布置应变片,利用应变回缩法测定起裂荷载Pini。通过改善楔入劈拉试件的支承条件,消除了由外荷载竖向分力引起的附加力矩对裂缝尖端应力场和断裂参数的计算的影响。结合ANSYS软件,精确计算了非标准楔入劈拉试件的起裂断裂韧度和失稳断裂韧度(即双K断裂参数),并与《水工混凝土断裂试验规程》规定的标准尺寸试件断裂韧度计算结果及基于虚拟裂缝黏聚力理论的解析结果进行对比。结果表明:全级配大坝混凝土的脆性较强,普通混凝土软化曲线的经验参数对全级配混凝土并不适用;在本试验的支承条件下,规程规定的断裂韧度计算公式也适用于大尺寸非标准试件双K断裂参数的计算。     

各种级配大坝混凝土双K断裂参数试验研究——兼对《水工混凝土断裂试验规程》制定的建议

为配合水工混凝土断裂试验规程在我国的制定,提供更充足的基础数据,受规程编制组委托,进行了最大尺寸为S×D×B=2200 mm×550 mm×240 mm的三点弯曲梁试件和最大尺寸为2H×D×B=1200 mm×1200 mm×250mm的楔入劈拉试件共140个试件的断裂试验。通过电阻应变片,测得不同布置测点荷载应变变化曲线,由此确定了不同级配及湿筛法大坝混凝土实测的起裂荷载和失稳荷载,计算了双K断裂韧度参数,讨论分析了双K断裂参数的尺寸效应和形状效应。结果表明:电阻应变片法测定起裂荷载的方法可行,Pini/Pmax=0.6￣0.85;三点弯曲梁法所得混凝土双K断裂韧度值无明显的尺寸效应;楔入劈拉试件由于竖向加载荷载PV引起附加力矩MV对裂缝尖端应力场的影响,导致所得混凝土断裂韧度值表现出一定程度的尺寸效应,但当采取措施消除此影响或此影响较小时,楔入劈拉试件的断裂韧度值也将无明显的尺寸效应;在相同配合比、相同高度条件下,不同试件形式的双K断裂韧度值无明显的差异。因此,可认为混凝土双K断裂参数是描述混凝土结构裂缝起裂及失稳断裂过程的材料常数,与试样类型和尺寸无关。     

裂缝切口形式对混凝土楔入劈拉试件断裂韧度的影响

对4种不同预制裂缝切口形式的普通混凝土试件和碾压混凝土试件进行楔人劈拉试验,得到了各种工况下不同切口形式试件的断裂韧度.分析了预制裂缝切口形式对楔入劈拉试件断裂韧度的影响.试验结果表明:采用V型切口的试件断裂韧度最大,锯缝切口的试件次之,方形切口预埋缝试件断裂韧度最小,预埋钢片不取出的试件断裂韧度无明显规律性.几种预制裂缝切口形式下的楔人劈拉试件断裂韧度测试中,采用尖端V型的钢片预制裂缝效果较好.     

不同再生粗骨料掺量碾压再生混凝土楔入劈拉试验研究

通过楔入劈拉试验,对碾压再生混凝土不同再生粗骨料掺入量对其断裂性能的影响进行了分析和研究。试验结果表明:碾轧断裂能随着再生粗骨料掺入量的增加出现波动,再生粗骨料掺入量达到100%时,断裂性能出现较大幅度的下降。再生粗骨料掺入量为50%时,碾压再生混凝土的强度达到C30,且断裂韧度明显高于普通再生混凝土,因此,强度等级为C30的混凝土设计配合比时可考虑再生粗骨料掺入量为50%。     

橡胶混凝土改性剂的配制研究

采用水洗、NaOH溶液、KH560溶液、KH570溶液以及自制改性剂对橡胶颗粒进行改性,测试橡胶混凝土的抗压强度和劈拉强度,结果显示NaOH溶液及KH570溶液改性效果相对较好,其中KH570溶液的改性效果最好;NaOH溶液的最优浓度为20%,KH570的最优质量分数为1%。根据表面活性剂理论,配制了3种自制改性剂,其中改性剂1(甲19-1)的效果最好。通过扫描电镜观察橡胶颗粒水洗、无机改性前后的表面特征,发现水洗处理可以去除橡胶颗粒的表面的杂质,无机改性的作用是通过腐蚀橡胶颗粒表面的添加剂,使橡胶颗粒表面粗糙度增加。     

新旧混凝土粘结断裂韧度的研究

通过新旧混凝土粘结面不同的界面处理方式、不同的界面粘结材料试件进行断裂韧度测试,探索了新旧混凝土粘结的断裂特征。研究结果表明,新旧混凝土粘结面的处理方式,界面粘结材料及粘结面处理方式和界面材料的交互作用对断裂韧度的影响是非常显著的。     

Variation of fracture toughness of asphalt concrete under low temperatures

This study presents the results of experimental evaluation on fracture toughness of asphalt concrete at various low temperatures (from −5°C to −30°C in 5°C steps). An asphalt cement, penetration grade of 85/100 and two aggregates, a granite and a limestone, were used to prepare asphalt concrete beam specimens which were conditioned using two different procedures and tested under three-point bending setup. The first procedure dealt with evaluation of fracture toughness of the asphalt concrete at a control temperature, −5°C, following conditioning at the specified temperatures. The second procedure dealt with evaluation of fracture toughness at the temperatures at which the samples were conditioned. The results showed that fracture toughness (K_IC) for both aggregate mixtures in both procedures changed in a manner that it increased by lowering temperature from −5°C to −15°C, and then decreased thereunder. An improved mechanical adhesion due to the strengthened grip of asphalt matrix resulted from differential thermal contraction (DTC) is responsible for increased resistance to the applied loads. The reduction of fracture toughness below −15°C is explained as the effect of internal damage due to DTC that is a consequence of the large difference in coefficients of thermal contraction between aggregate and asphalt cement. Granite aggregate mixture showed a slightly better resistance to fracture throughout the temperatures. Relatively good linear relations between average values of σ_f and K_IC were found from the regression analysis. Increasing flexural strength resulted in an increased fracture toughness for all mixtures. K_IC of granite mix showed more critical to the change of σ_f.     

碾压再生混凝土断裂性能试验研究

对碾压再生混凝土和普通再生混凝土进行楔入劈拉试验,计算比较了不同再生粗骨料掺量的碾压再生混凝土和普通再生混凝土的断裂韧度、断裂能和尖端开口位移,并与普通混凝土进行比较。初步研究表明:碾压对再生混凝土的断裂性能有明显影响5,0%再生粗骨料掺量的碾压再生混凝土的断裂韧度KIC和断裂能GF均比50%再生粗骨料掺量的普通再生混凝土的断裂韧度KIC和断裂能GF有所提高。与普通混凝土相比,再生混凝土延性增强,断裂能GF提高,但尚须进一步验证。     

橡胶混凝土断裂性能试验研究

开展了橡胶混凝土三点弯曲梁断裂试验,获得了不同试件尺寸和橡胶掺量下的裂缝断裂全过程曲线,对橡胶混凝土断裂能GF及裂缝扩展K-R阻力曲线进行研究。基于数字图像相关方法,获得了橡胶混凝土试件垂直于裂缝扩展方向的全场位移和应变信息,对裂缝扩展的损伤断裂演化过程进行研究。结果表明:随试件尺寸增加和橡胶掺量提高,断裂能均呈现出上升趋势;K-R阻力曲线随试件尺寸变化表现出明显尺寸效应,橡胶掺量在0%~14%设计范围内时,K-R阻力曲线与橡胶掺量无关。     

橡胶颗粒再生混凝土抗压和抗拉性能试验研究

通过在再生混凝土中加入不同掺量的橡胶颗粒和纳米材料,分析橡胶颗粒、纳米材料和龄期对再生混凝土的抗压强度和抗拉强度影响。试验表明:再生混凝土的抗压强度随着混凝土中橡胶颗粒的掺量的增加而降低,当再生混凝土中的橡胶颗粒掺量为3%时,混凝土的立方体抗压强度减小量最少,为7.73%;再生混凝土的抗拉强度先是随着橡胶颗粒的掺量的增加而增加,而后随着橡胶颗粒掺量的增加而减小,其中当橡胶颗粒的掺量为3%时,抗拉强度达到最高,较再生混凝土提高2.58%。掺入纳米材料可以较大幅度的提高再生混凝土的抗压强度,尤其可以提高再生混凝土的早期强度;再生混凝土的早期强度增长速度较大,而后期增长效果并不明显。     

极地低温环境下混凝土断裂性能试验研究

为研究寒区和极地低温环境下混凝土结构的抗裂性能,设计了36个试件,对其进行了三点弯曲梁断裂试验,分析了20~-80 ℃温度区间内混凝土双K断裂韧度、断裂能和特征长度等关键断裂参数。结果表明：低温环境下,混凝土粗骨料和砂浆界面强度有所提高,横截面上有更多粗骨料发生断裂破坏;随着温度的降低,混凝土梁开裂荷载及峰值荷载有所提高,荷载-位移曲线斜率变大;混凝土断裂性能在低温环境下明显增强,其起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能均随温度的降低得到提高;低温环境下混凝土脆性变大,特征长度随温度的降低而减小。对低温作用下混凝土断裂能的增强规律进行定量分析,拓展CEB-FIP MC2010混凝土断裂能计算模型的适用范围。基于低温环境下立方体抗压和劈裂抗拉试验结果,分别提出了混凝土断裂能计算模型。     

钢纤维高强混凝土的断裂韧性及缺口敏感性研究

通过24组共72个尺寸为200 mm×170 mm×100 mm的楔劈拉伸试件的断裂性能试验,探讨了钢纤维类型及其掺量、切口相对深度等对高强混凝土断裂破坏形态和裂缝张开位移的影响,分析了高强混凝土和钢纤维高强混凝土的缺口敏感性.试验结果表明:钢纤维有效地改善了高强混凝土的断裂韧性,随着钢纤维体积率的增加,破断面更加曲折、粗糙,峰值荷载逐渐增加,Pv-CMDDc曲线愈加丰满,断裂性能的提高愈加充分;随着切口相对深度的增加,破断面变得相对平直;钢纤维类型对钢纤维高强混凝土的Pv-CMODc曲线具有较为显著的影响,切断型钢纤维高强混凝土在试验后峰阶段表现出类似于金属性能的应力强化现象;高强混凝土和钢纤维高强混凝土的断裂韧度和断裂能均存在缺口敏感性问题.     

非标准混凝土三点弯曲梁双K断裂韧度试验研究

采用跨度和初始缝高比恒定的非标准混凝土三点弯曲梁试件,以双K断裂理论为基础,根据改进的断裂韧度计算方法,通过试验实测试件的荷载与裂缝张口位移全过程曲线,计算不同初始裂缝长度和不同试件截面高度的非标准混凝土三点弯曲梁试件的有效裂缝长度a_c、起裂断裂韧度k ⁱⁿⁱ _IC和失稳断裂韧度K ^un _IC。试验结果表明：非标准混凝土三点弯曲梁试件的起裂荷载F_ini 、最大荷载F_un以及有效裂缝长度a_c均随跨高比的减小而增大;裂缝亚临界扩展量Δa_c、起裂断裂韧度k ⁱⁿⁱ _IC和失稳断裂韧度K ^un _IC均与跨高比无关,在试验设计的试件截面高度下为一个常数。