混凝土断裂韧度KⅡC的试验研究

采用国际上新近提出的两端切口Ⅱ型断裂试件,开展混凝土Ⅱ型断裂试验。试验观测到裂缝起裂角θ0约为0°,且沿韧带方向扩展;裂缝尖端韧带出现具有典型剪切特征的混凝土碎片,表明发生了剪切破坏模式。由试验测定的曲线上的特征点确定临界荷载Pc,进而由此试件几何相应的应力强度因子公式计算出混凝土Ⅱ型断裂韧度KⅡc约为KⅠc的2倍多。试验结果表明,两端切口Ⅱ型断裂试件是进行混凝土Ⅱ型断裂试验及测试混凝土KⅡc合适的试件形式。     

混凝土起裂韧度与断裂韧度的关系

本文首先简单地介绍了混凝土双Ｋ断裂准则,通过对不同试件形式、不同试尺寸、不同厚度、不同体积、不同初始裂缝长度下起裂荷载、起裂韧度与最大荷载、断裂韧度关系的统计分析发现;起裂韧度与断裂韧并不是两个独立的材料参数。在混凝土软化模式一定的前提下,由其中的一个可以方便地推出另一个。     

用临界距离法预测混凝土Ⅰ型裂缝的FPZ及断裂韧度

为了研究混凝土的断裂性能,本文采用临界距离理论(TCD)线法,推导得到了广义临界距离、名义断裂韧度及混凝土抗拉强度之间的函数关系,并在此基础上分析混凝土的断裂问题。结果表明:TCD线法能够获得比双K断裂准则略微保守的断裂韧度,同时可以得到相应断裂过程区长度的估算值。将线法应用于几何相似的混凝土梁的断裂韧性和断裂过程区分析,并与由双K断裂准则得到的失稳断裂韧度进行比较,计算结果验证了线法的可行性。     

超高强混凝土双K断裂参数及断裂能试验研究

本文采用尺寸为480 mm×120 mm×60 mm的混凝土三点弯曲梁试件,利用试验测得的起裂荷载P_(ini)、峰值荷载P_(max)及对应的裂缝口张开位移CMOD_c等参数,得到了强度为115.8 MPa的超高强混凝土的起裂断裂韧度K_(IC)~(ini)、失稳断裂韧度K_(IC)~(un)及断裂能G_f,并与其他强度等级混凝土进行了对比。结果表明,超高强混凝土的K_(IC)~(ini)、K_(IC)~(un)与初始缝高比无关;当初始缝高比相同时,K_(IC)~(ini)、K_(IC)~(un)及G_f随着混凝土强度等级的提高而增大。     

用临界距离法预测混凝土Ⅰ型裂缝的FPZ及断裂韧度

为了研究混凝土的断裂性能,本文采用临界距离理论(TCD)线法,推导得到了广义临界距离、名义断裂韧度及混凝土抗拉强度之间的函数关系,并在此基础上分析混凝土的断裂问题。结果表明:TCD线法能够获得比双K断裂准则略微保守的断裂韧度,同时可以得到相应断裂过程区长度的估算值。将线法应用于几何相似的混凝土梁的断裂韧性和断裂过程区分析,并与由双K断裂准则得到的失稳断裂韧度进行比较,计算结果验证了线法的可行性。     

CFRP加固混凝土梁断裂特性的试验研究

本文通过混凝土三点弯曲梁的外贴碳纤维布(CFRP)加固试验,研究外贴CFRP对混凝土梁断裂特性的影响.试验通过在混凝土表面粘贴应变片法监测混凝土的起裂,由夹式引伸仪测得荷载.裂缝口张开位移曲线,发现该曲线除混凝土起裂点外,还存在另外两个临界点.在此基础上,基于虚拟裂缝模型计算了三个临界点的应力强度因子.试验结果表明,外贴CFRP加固混凝土梁能明显提高梁的极限承载力和延性;减小梁的挠度,同时可延缓混凝土裂缝的扩展.另外,计算分析得到的三个临界点的应力强度因子无明显尺寸效应,可以用来表征CFRP加固混凝土梁的断裂特性.     

混凝土重力坝型试件断裂准则的试验研究

本文用重力坝型试件得到了混凝土Ｖ形切口问题的临界断裂曲线；研究了加载方式对断裂准则的影响，提出了考虑应力表达式多项的最大拉应变准则。     

换流阀阀塔拉杆非金属材料的断裂韧度研究

换流阀阀塔拉杆材料是一种玻璃钢纤维材料,具有比强度高、耐腐蚀、抗老化性能好、电绝缘性能优良、抗磁电性能强等特点。该材料在应用中的断裂力学性能的研究相对较少,文章通过三点弯曲试验方法对该材料的断裂韧度进行试验研究,得到应用于换流站的拉杆材料的断裂韧度KIC为12.3MPa·m1/2,该结果可作为该材料的断裂力学性能数据加以应用。     

活性粉末混凝土为基底材料的断裂和疲劳试验研究

采用虚拟裂缝模型结合线弹性断裂力学的方法,分析了RPC(活性粉末混凝土)及纤维增强RPC的断裂特性;结果显示,RPC中掺入钢纤维后,裂缝的扩展受到限制,材料的断裂韧度、裂缝亚临界扩展量大大提高,材料韧性显著得到改善.用Instron电液伺服式疲劳试验机对试件施加循环荷载测其疲劳寿命,分析知疲劳寿命满足威布尔概率分布.本文给出107个试件的各种断裂参数随纤维掺量的变化规律,分析其破坏的机理.     

混凝土三维复合型断裂准则的研究

本文用杂交有限元法计算了试件的应力强度因子,并设计了混凝土试件的三维复合型新裂试验方案,断裂试验采用单边和环形缝梁型试件和圆柱形试件。对全部试验结果进行整理和分析后,用数理统计的多元回归法得到混凝土的三维断裂准则。     

纳米粒子和钢纤维增强混凝土断裂能研究

为了研究纳米SiO2、钢纤维和预切口小梁试件相对裂缝深度对钢纤维增强纳米混凝土断裂韧性的影响,通过三点弯曲试件断裂试验,测得了试件的断裂能以及竖向荷载与裂缝嘴张开位移和裂缝尖端张开位移的关系曲线。试验结果表明：钢纤维和纳米SiO2在一定掺量范围内可使混凝土的断裂能提高;当纳米SiO2掺量小于5%时,试件断裂能随着纳米粒子掺量的增加而逐渐增大,而当纳米SiO2掺量超过5%后,试件断裂能随纳米粒子用量增大而逐渐下降;掺纳米粒子混凝土的断裂能随着钢纤维体积掺量的增加逐渐增大,当纤维体积掺量超过2%后又逐渐减小;三点弯曲断裂小梁试件相对切口深度对断裂能有较大影响,随着相对切口深度的增大,试件断裂能逐渐减小。     

基于线性回归的大坝混凝土起裂韧度确定方法

基于线性回归理论,研究了混凝土起裂韧度的简化确定方法,该方法利用混凝土断裂试验中的裂缝开裂前荷载-裂缝口张开位移(P–Δ)曲线呈线性的特点,结合线性相关系数陡降法获得起裂荷载,进而求得起裂韧度。利用现有最大骨料粒径分别为150 mm的大坝混凝土楔入劈拉试验以及80 mm和40 mm的三点弯曲梁试验对本文方法进行了验证。本方法避开了传统需要粘贴应变片测量起裂荷载的方法,可以较准确地得到混凝土起裂韧度。相比于其他计算方法,操作简便,受人为因素影响小,无须进行复杂的运算。另外,采用本文方法研究了起裂韧度的尺寸效应,结果表明,试件尺寸对起裂韧度的影响较小。     

内掺微生物水工混凝土的抗渗性能试验研究

有效改善水工混凝土防渗体的抗渗性能是提高其耐久性的关键。本文通过开展内掺科氏芽孢杆菌的水工混凝土抗渗试验,分析内掺不同浓度科氏芽孢杆菌对水工混凝土抗渗性能的影响规律;通过氮吸附试验,分析水工混凝土试样的微观孔隙特征,揭示内掺科氏芽孢杆菌对水工混凝土抗渗性能的影响机制。结果表明：内掺矿化微生物可显著提升水工混凝土的抗渗性能;随着内掺微生物浓度的增大,混凝土28 d水渗透性系数降幅呈先大后小的趋势,当内掺微生物浓度为9.8×10⁷ cells/mL时,混凝土的水渗透性系数降幅最大,28 d混凝土水渗透性系数减小了92%;氮吸附微观分析可知,混凝土内掺微生物可减少中大孔数量、细化孔隙,最可几孔径峰值降幅达47.65%,有效改善了混凝土内部的孔隙结构,降低了孔隙连通性,致使水工混凝土的抗渗性能有效提高。     

单掺黏土的塑性混凝土配合比试验研究

针对设计方提供的塑性混凝土的性能要求,采用工程类比法,设计了22组配合比进行塑性混凝土力学性能试验,以立方体抗压强度、弹性模量、三轴抗压强度和渗透系数为评价指标,着重研究了单掺黏土条件下塑性混凝土配合比的设计及原材料、龄期对塑性混凝土性能的影响,结果表明单掺黏土的配合比方案能够满足工程要求。当黏土含量在一定范围内（小于80 kg/m3）时,塑性混凝土强度随着黏土含量增加而减小,弹性模量随着黏土含量增加而增大。当黏土含量高于80 kg/m3后,黏土含量继续增加,塑性混凝土强度变化不明显,弹性模量在一定范围内波动;塑性混凝土强度和弹性模量与水泥含量呈明显正相关关系,与膨润土含量呈负相关关系;在三轴围压条件下,两组优选配合比90 d龄期相对28 d龄期抗压强度平均增长19%;90 d龄期渗透系数相对28 d龄期渗透系数有所减小。     

掺磷矿渣混凝土性能试验研究

本试验从宏观、微观角度同时入手,研究磷矿渣替代粉煤灰作为混凝土掺和料的可行性,从而为缓解粉煤灰供需矛盾,充分利用磷矿渣资源提供科学依据。     

配置碳纤维格栅的大保护层钢筋混凝土梁的裂缝试验研究

为了解决水工结构中大保护层钢筋混凝土构件裂缝宽度较大、耐久性差的问题,提出了在保护层中配置纤维格栅,以降低裂缝宽度和改善其裂缝性能。共制作了12根大保护层钢筋混凝土梁进行四点弯曲试验,其中3根梁未配置碳纤维格栅、另外9根梁配有碳纤维格栅。试验研究了保护层厚度、纤维格栅尺寸、纤维格栅层数等参数对梁开裂过程中裂缝数量、裂缝间距和裂缝宽度的影响,然后在现有规范关于裂缝宽度计算理论的基础上,推导出配置纤维格栅的大保护层钢筋混凝土梁的裂缝宽度计算公式。试验结果表明,配置纤维格栅对限制大保护层钢筋混凝土梁的裂缝扩展具有良好效果,且随着纤维格栅网格尺寸的减小、层数的增加,梁的开裂荷载提高,且最大裂缝宽度和平均裂缝间距显著降低。提出的配置纤维格栅的大保护层钢筋混凝土梁的最大裂缝宽度验算公式的计算值与试验值吻合较好,为纤维格栅的应用提供设计依据。