应用双参数模型法研究早龄期混凝土的断裂特性

本实验采用了RILEM推荐的"双参数模型"(TPM)研究了早龄期混凝土的临界应力集中因子K5IC和临界裂缝尖端开口位移CTOD这两个断裂参数.试验同时采用高强混凝土和一般强度混凝土作为试验对象,至少取4根同一龄期的混凝土用于试验.试验龄期为12小时,1天,2天,3天,7天和28天.试验结果表明相对于成熟混凝土来说,早龄期混凝土的这两个参数值比较低;在同一龄期,高强混凝土的这两个参数值要比一般强度混凝土的对应值要高.     

不同养护条件下混凝土断裂性能的试验研究

应用RILEM推荐的双参数模型，确定两种不同配合比混凝土NSC，HSC在不同养护条件下的临界应力强度因子KIC^S和临界裂缝尖端张开位移CTOD。标准养护的时间分别为0天，2天，6天和27天，试验龄期均为28天。文章同时给出相应的抗压强度、弹性模量以及抗拉强度。试验结果表明，抗压强度、弹性模量、抗拉强度以及临界应力强度因子随标准养护时问的增长而增大，弹性模量对养护条件的敏感性最大。无论是NSC还是HSC，标准养护6天的力学参数都能达到标准养护27天的90％左右。试验结果还表明虚拟裂缝模型中定义的特征长度1ch可以作为混凝土脆性大小的判断依据。     

影响混凝土断裂性能若干因素的试验研究

采用RILEM推荐的双参数：临界应力强度因子(KIC^S)和临界裂缝尖端张开位移(CTODC),同时还采用了特征长度lch研究了不同粗骨料粒径、不同硅灰掺量以及不同养护条件下这3个因素对混凝土断裂特性的影响。试验结果表明,粗骨料粒径增大,高强混凝土的抗压强度、弹性模量、劈拉强度和临界应力强度因子增大,脆性减小;标准养护时间越长,高强混凝土的抗压强度、弹性模量、劈拉强度以及临界应力强度因子的值越大,混凝土的脆性越小;掺加硅灰提高了混凝土的抗压强度、弹性模量、劈拉强度和临界应力强度因子,但却增大了混凝土的脆性。     

早龄期钢纤维混凝土抗裂性能测试与计算

采用三点弯曲切口梁和楔入劈裂紧凑拉伸两种试验模型，测试早龄期阶段钢纤维混凝土材料的抗裂性能；由试验数据计算裂纹应力强度因子和断裂能等表征断裂性能参数。通过分析试验与计算数据，发现随着龄期的增长，钢纤维混凝土的承载能力和抗裂性能都不断增大，在早于7d龄期内，钢纤维与混凝土基体之间的界面作用已经比较明显，抗裂能力明显强于同阶段的普通素混凝土。     

混凝土早龄期受力对后期性能的影响

本试验通过测试早龄期混凝土受力后养护28天强度及其他性能，来研究早期受力混凝土对长期性能的影响。试验中。采用高强混凝土(设计强度等级C80)和普通强度混凝土(设计强度等级C40)来分析和比较两者的异同。在龄期分别为8小时，12小时，1天，2天，3天时，在混凝土圆柱体试块上施加一定的静力(分别为混凝土当时强度的30％，50％，70％)，持荷，然后在实验室条件下，将部分试件放入养护室养护，部分放在空气中养护。到龄期28天。测其各项力学性能，如抗压强度，应力——应变全曲线。在此试验基础上，考虑抗拉性能方面，在龄期为12小时，1天和3天，测试普通混凝土梁受静力荷载(混凝土当时抗折强度的70％)，同样养护28天后其力学性能。采用四点弯曲试验方法。在试验中。每组混凝土试件都有参考试件。这样，我们研究了静力大小、养护条件和荷载作用时问对早龄期受力混凝土后期性能的影响，同时考察了混凝土的自愈性能。试验结果证明了混凝土的自愈功能，而且混凝土受力时间及其后期的养护条件比受力大小对早龄期受力混凝土后期性能影响要大。     

粗骨料粒径和硅灰对混凝土断裂性能影响的试验研究

应用双参数模型确定混凝土在不同粗骨料粒径和不同硅灰掺量时的临界应力强度子(K1c^s)和临界裂缝尖端张开位移(CTPDc)，同时利用特征长度l^ch研究粗骨料粒径和硅灰掺量对混凝土脆性的影响。文章也给出了相应的弹性模量、抗压强度以及抗拉强度。试验龄期为28天。试验结果表明，对于高强混凝土最大粗骨料粒径增大，弹性模量和抗压强度减小，而抗拉强度和临界应力强度因子以及材料的脆性增大；对于中等强度混凝土(MSC)，硅灰掺量为10％(硅灰／[硅灰 水泥])的混凝土(MSC-SF)的弹性模量、抗压强度、抗拉强度、临界应力强厦因子和脆性都大干不掺硅灰的MSC。     

聚丙烯纤维对高强混凝土断裂参数的影响分析

利用楔劈拉伸试验方法,通过8组尺寸为200mm×170mm×100mm的楔劈拉伸试件的断裂性能试验,探讨了聚丙烯纤维及其掺量对高强混凝土断裂参数的影响.研究结果表明:聚丙烯纤维对高强混凝土断裂韧度基本没有影响,但可以提高高强混凝土的断裂能和临界裂缝嘴张开位移.随着聚丙烯纤维掺量的增加,断裂能和断裂能增益比都有不同程度的提高,临界裂缝张开位移增益比略有降低,聚丙烯纤维对改善高强混凝土的裂后行为具有较为明显的作用.     

路面低坍落度混凝土早龄期弯曲断裂特性试验研究

为了研究路面低坍落度混凝土早龄期弯曲断裂特性,基于国际材料和试验室联合会推荐的双参数模型,通过MTS测定两种常用配合比组成的路面混凝土浇筑后1、3、5、7 d的P-CMOD图及荷载-挠度曲线图,计算得到相应龄期的断裂能、断裂韧度和临界裂缝尖端张开位移,根据所得的断裂能数据进行概率统计分析。研究结果表明：混凝土的强度随着龄期增长而增大,两组混凝土的抗压强度分别增加了117.91%、107.45%;混凝土断裂能及断裂韧度随着混凝土强度的增长而增长,两组混凝土的断裂能分别增长17.40%、43.82%,断裂韧度分别增长57.14%、58.64%;龄期与配合比对混凝土的断裂曲线形态影响较小;早龄期的混凝土临界裂缝尖端张开位移变化不明显;混凝土断裂能的概率分布符合正态分布。     

高强轻骨料混凝土的基本性能研究

为了解高强轻骨料混凝土的基本性能,设置了3个强度等级的高强轻骨料混凝土与普通混凝土的对比试验。试验结果表明:随着混凝土龄期的增加,高强轻骨料混凝土的立方体抗压强度增长速度快于普通混凝土;同一混凝土强度等级下,高强轻骨料混凝土的比强度远远大于普通混凝土的比强度;高强轻骨料混凝土受压破坏时表现出明显的脆性破坏特征,而骨料强度对于高强轻骨料混凝土的强度具有决定性的影响。     

长龄期中低热混凝土断裂性能试验研究

为了研究水泥种类对长龄期混凝土材料断裂参数的影响,采用楔入劈拉试验和强度试验的方法,再结合双K断裂理论,对比分析低热和中热硅酸盐水泥混凝土的断裂性能。试验结果表明:长龄期低热混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度与中热混凝土的比值分别为1.11、1.07倍;相同初始缝高比条件下,长龄期低热混凝土的起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能明显高于中热混凝土;低热和中热混凝土的起裂断裂韧度都与初始缝高比无关,可视为材料的固有参数,失稳断裂韧度随初始缝高比的增加而减小;亚临界裂缝扩展量都随初始缝高比的增加而减小,随初始缝高比的增加,混凝土材料的韧性越差,裂缝扩展越不充分;相同初始缝高比条件下,中低热混凝土的亚临界裂缝扩展量相差不大。     

基于DIC方法的地聚合物混凝土断裂过程分析

为了量化研究地聚合物混凝土断裂过程参数的演化过程,采用数字图像相关(digital image correlation,DIC)方法及夹持引伸计法对含初始缺口粉煤灰基地聚合物混凝土试样在三点弯曲加载过程中的裂缝口张开位移(CMOD)、裂尖张开位移(CTOD)及裂缝扩展长度进行测试与计算分析.结果表明:DIC测试的裂缝口张开位移与夹持引伸计测试值吻合较好,试样经历了起裂、裂缝的稳态和亚稳态扩展及失稳破坏阶段;基于DIC测试的裂尖张开位移与基于弹性等效的理论计算吻合较好,但基于DIC裂缝扩展长度的测试值与弹性等效裂缝扩展长度的计算值之间存在较大偏差,导致这一差别的主要原因是由于地聚合物混凝土与水泥混凝土一样存在断裂过程区.     

混凝土I-型细观断裂模型及其在材料层次#br# 尺寸效应中的应用

混凝土材料的断裂破坏本质上是内部微细裂纹在荷载作用下不断萌生、扩展以及贯通的结果,断裂裂缝在细观层次上则是由砂浆裂缝、界面裂缝以及骨料裂缝3部分组合而成。文章基于细观力学和断裂力学基本理论,建立一类能够同时考虑细观裂缝在混凝土材料内部扩展过程中绕过骨料和穿透骨料发展的混凝土I 型细观断裂模型。与已有试验数据对比表明,文章模型能够有效预测混凝土断裂能等宏观力学参数随细观组分力学性能的变化规律。进而,基于建立的细观断裂模型,初步分析混凝土材料层次的强度尺寸效应,结果表明：当砂浆力学性能确定时,混凝土材料的名义强度与骨料强度和界面强度正相关;界面的力学性能能够显著影响混凝土材料名义强度等宏观力学参数随骨料尺寸的变化规律;高性能混凝土强度随骨料尺寸增大而增大,普通性能混凝土强度随骨料尺寸增大而减小。文章模型分析方法以期为基于性能设计的混凝土配合比研究奠定理论基础。     

活性粉末混凝土的断裂性能研究

在活性粉末混凝土缺口梁断裂试验的基础上,分析了荷载作用下活性粉末混凝土的裂纹产生以及裂纹扩展直到破坏的机理,给出了描述活性粉末混凝土断裂特征的稳定断裂韧度和临界裂缝尖端张开位移两个基本参数。     

粗骨料和钢纤维对混凝土中裂纹扩展模式的影响

以混凝土断面上粗骨料断裂分数作为评价手段,研究了粗骨料和钢纤维对混凝土中裂纹扩展模式的影响。研究结果表明:对于轻骨料混凝土和高强混凝土,裂纹的扩展模式主要是以穿过粗骨料的方式进行;对于低强混凝土,裂纹的扩展模式主要是以沿过渡区的方式进行。掺入钢纤维后,显著改变了轻骨料混凝土和高强混凝土中裂纹的扩展模式,使得部分裂纹的扩展由穿过粗骨料进行转变为沿过渡区进行;掺入钢纤维后,轻骨料混凝土断面上粗骨料断裂分数降低了39.6%,高强混凝土断面上粗骨料断裂分数降低了26.0%。     

珍珠岩基相变骨料混凝土断裂特性试验与分析

先以硬脂酸丁酯为相变材料,膨胀珍珠岩为基体材料,石灰石粉末为表面改性材料制备珍珠岩基相变骨料（PBPCA）,再用其等体积取代混凝土中的部分砂制备珍珠岩基相变骨料混凝土（PBPCAC）;通过三点弯曲梁试验和立方体试块拉压比,研究PBPCA掺量不同时PBPCAC的断裂特性和韧性.结果表明：PBPCAC的断裂过程分为裂缝产生、裂缝发展和裂缝失稳3个阶段;其裂缝产生阶段较普通混凝土长,裂缝失稳阶段较普通混凝土短;PBPCAC的临界有效裂缝长度、起裂断裂韧度和失稳断裂韧度与普通混凝土大致相同;PBPCA的掺加未明显改变混凝土的延性和韧性;PBPCAC具有较好的抗断裂性能.     

Experimental verification of parameter m in Hoek–Brown failure criterion considering the effects of natural fractures

Hoek–Brown failure criterion is one of the widely used rock strength criteria in rock mechanics and mining engineering. Based on the theoretical expression of Hoek–Brown parameter m of an intact rock, the parameter m has been modified by crack parameters for fractured rocks. In this paper, the theoretical value range and theoretical expression form of the parameter m in Hoek–Brown failure criterion were discussed. A critical crack parameter B was defined to describe the influence of the critical crack when the stress was at the peak, while a parameter b was introduced to represent the distribution of the average initial fractures. The parameter m of a fractured rock contained the influences of critical crack (B), confining pressure (σ₃) and initial fractures (b). Then the triaxial test on naturally fractured limestones was conducted to verify the modification of the parameter m. From the ultrasonic test and loading test results of limestones, the parameter m can be obtained, which indicated that the confining pressure at a high level reduced the differences of m among all the specimens. The confining pressure σ₃ had an exponential impact on m, while the critical crack parameter B had a negative correlation with m. Then the expression of m for a naturally fractured limestone was also proposed.     

混凝土结构裂缝扩展的双G准则

断裂力学基本上有两种分析裂缝稳定性的方法 :应力强度因子法和能量法。在混凝土断裂性能的描述上两者应该是等效的。针对目前大多数混凝土断裂模型以应力强度因子型的断裂韧度作为判定准则 ,本文尝试从能量的角度出发 ,结合线弹性断裂力学和虚拟裂缝区上的黏聚力分布 ,以能量释放率G作为断裂性能判定参数 ,建立了混凝土结构裂缝扩展的双G准则。与双K断裂参数相对应 ,双G准则引入了两个重要的裂缝扩展判定参量 :起裂断裂韧度GiniIc 和失稳断裂韧度GunIc 。其中 ,起裂断裂韧度GiniIc 对应于起裂荷载Pini和初始裂缝长度a0 ;失稳断裂韧度GunIc 对应于极值荷载Pmax和临界有效裂缝长度ac。根据线性渐进叠加假定 ,可以把 (Pini,a0 )和(Pmax,ac)代入线弹性断裂力学相对应的公式直接求得GiniIc 和GunIc 。考虑到起裂荷载Pini的不易确定性 ,本文引入黏聚力分布引起的能量损耗GcIc,通过三者GiniIc 、GunIc 和GcIc的关系 ,给出了起裂断裂韧度GiniIc 和失稳断裂韧度GunIc的适用计算公式 ,并通过三点弯曲梁实验得到了验证。