纳米SiO_2和钢纤维增强混凝土的断裂韧度

通过普通混凝土、纳米混凝土和钢纤维增强纳米混凝土三点弯曲小梁试件断裂试验,探讨了纳米SiO_2质量分数、钢纤维体积分数、预切口深度对混凝土断裂参数以及荷载-挠度曲线的影响.结果表明:在一定掺量范围内,纳米SiO_2和钢纤维的掺入可以提高混凝土的断裂韧度;当纳米SiO_2质量分数小于5%时,试件断裂韧度随着纳米SiO_2质量分数的增加而逐渐增大,而当纳米SiO_2质量分数超过5%后,试件断裂韧度随纳米SiO_2质量分数增大有下降趋势;随着钢纤维体积分数的增加,试件断裂韧度逐渐增大;随着切口深度的增大,试件断裂韧度逐渐减小.     

钢纤维掺量对高强混凝土断裂性能的影响

通过钢纤维高强混凝土切口梁三点弯曲试验,探讨了钢纤维掺量对高强混凝土断裂能、断裂韧度的影响。结果表明:随着钢纤维掺量的增大,高强混凝土断裂能、断裂韧度均逐渐增加。在分析试验结果的基础上,建立了钢纤维掺量与高强混凝土断裂能、断裂韧度间的统计关系式。     

钢纤维定向对水泥基复合材料等效断裂韧度的影响

通过不同钢纤维分布方向和不同钢纤维掺量的预制缺口三点弯曲梁断裂试验,研究了钢纤维定向对钢纤维增强水泥基复合材料等效断裂韧度的影响。利用试验得到的荷载-挠度曲线,分析了钢纤维对水泥基复合材料断裂性能的影响,并计算了等效断裂韧度。结果表明,定向钢纤维增强水泥基复合材料的等效断裂韧度要明显高于相同掺量的乱向钢纤维增强水泥基复合材料,且等效断裂韧度随着钢纤维掺量的增加而逐渐增大;定向钢纤维试件的临界等效裂缝长度小于相同掺量的乱向钢纤维试件,且等效裂缝长度随着钢纤维掺量的增加而逐渐减小。此外,依据裂缝断裂面处的钢纤维数量和方向效应系数两方面解释了钢纤维掺量及定向对等效断裂韧度的提高作用。     

钢纤维含量对高性能混凝土断裂性能影响的试验研究及评价分析

为研究不同掺量钢纤维对高性能混凝土断裂韧度的影响,对高性能纤维混凝土单边切口梁进行了三点弯曲试验,共进行了三组不同掺量的钢纤维混凝土单边切口试件的断裂试验及混凝土基本物理力学性能试验,并根据双K断裂准则进行韧度计算。结果表明,钢纤维的掺量是影响高性能混凝土断裂韧度的一个重要影响因素。高性能混凝土的断裂韧度随着钢纤维掺量的增加而提高,其中,钢纤维掺量为2%和4%的混凝土,其断裂韧度平均值分别是不掺量混凝土的9.5倍和10.6倍。在固定基质混凝土配合比条件下,钢纤维掺量为2%时,高性能混凝土的抗压强度、抗弯强度、流动性、以及断裂韧度等性能综合最优。     

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。     

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。     

用RILEM方法得到混凝土断裂韧度的尺度律

用两种不同配合比的混凝土制作了几何相似的直裂缝矩形截面三点弯曲梁,在MTS 815材料试验机上测试这两种混凝土的力学参数并记录了三点弯曲试件的荷载-加载点位移和荷载-裂缝端口张开位移的全过程曲线。用最大荷载和初始裂缝长度求得的断裂韧度KIC存在明显的尺寸效应,对此问题,用材料与结构研究实验所国际联合会(RILEM)推荐的方法分别得到两种混凝土材料的真实断裂韧度和有效断裂过程区长度,从而确定了混凝土断裂韧度的尺度律公式。从该公式能直接得到材料大尺寸试件的断裂韧度和断裂过程区长度,还能预测同材料的试验室尺寸下几何相似试件的断裂韧度测试值。     

三点弯曲下玄武岩纤维混凝土的断裂韧度实验研究北大核心

采用三点弯曲试验研究了不同纤维体积掺量和长径比的玄武岩纤维混凝土试件的断裂韧度,获得了玄武岩纤维混凝土的F-CMOD曲线,根据曲线特征将玄武岩纤维混凝土的裂缝扩展划分成不扩展、稳定扩展和失稳扩展三个阶段。讨论了纤维体积率和长径比对断裂韧度影响。根据试验现象和数据探讨了纤维对断裂韧度的影响机理,据此引入了纤维削弱系数和削弱函数的概念,并根据试验数据拟合出了两者的参考值,给出了断裂韧度的实用计算表达式。可以为更深入研究和工程应用提供参考。     

混杂纤维活性粉末混凝土的断裂性能

通过三点弯曲断裂试验,研究了钢纤维、钢纤维-粗聚烯烃纤维、钢纤维-聚乙烯醇纤维以及钢纤维-粗聚烯烃纤维-聚乙烯醇纤维对活性粉末混凝土(RPC)断裂韧性的改善效果.结果表明:与单掺钢纤维的RPC试件相比,钢纤维与粗聚烯烃或聚乙烯醇纤维混掺增强RPC试件的预制裂缝尖端出现数条细小的微裂缝,其荷载-挠度曲线和荷载-裂缝口张开位移(CMOD)曲线均表现出明显的"二次硬化"现象;当钢纤维体积分数为1.5%,聚乙烯醇或粗聚烯烃纤维掺量为9kg/m3时的混杂纤维RPC试件与单掺钢纤维RPC试件相比,其峰值荷载分别提高了54.4%和85.4%,断裂能分别提高了138.4%和88.5%,断裂韧度分别提高了111.9%和50.8%;当钢纤维体积分数为1.0%,粗聚烯烃纤维和聚乙烯醇纤维掺量均为3.0kg/m3或4.5kg/m3时,钢纤维、粗聚烯烃和聚乙烯醇纤维混掺表现出良好的混杂效应;钢纤维体积分数为1.0%~1.5%,合成纤维总掺量为9kg/m3时,对RPC断裂性能的改善效果最理想.     

大掺量矿物掺合料混凝土早期抗裂性能研究

通过平板开裂试验对大掺量(50%)矿物掺合料混凝土的早期开裂性能进行了研究。试验结果表明:随着胶凝材料用量的增大,混凝土试块的单位开裂面积变大,且裂缝的面积增长速率提高;混凝土的养护及成型方式对大掺量矿物掺合料混凝土的早期抗裂性能有很大的影响。     

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。     

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。     

高温后页岩轻骨料混凝土断裂特性

为研究页岩轻骨料混凝土Ⅰ型断裂性能随温度的变化规律,对页岩轻骨料混凝土试件进行100,200,300,400 ℃加热处理,自然冷却至常温。采用三点弯曲梁法对15个缝高比为0.4的轻骨料混凝土小梁进行断裂试验,依据荷载-跨中挠度曲线计算断裂能及断裂韧度。结果表明:起裂韧度与失稳韧度均随温度升高先上升后下降,起裂韧度的转折点在200 ℃左右,失稳韧度的转折点在300 ℃左右; 黏聚韧度呈现下降—上升—下降的趋势,其随温度变化规律与起裂韧度、失稳韧度存在较大的关联性,当温度为300 ℃时裂尖端的黏聚力阻止裂缝扩展的能力最为显著; 断裂能呈现出基本不变—增大—减小的3个变化阶段,当温度为200 ℃左右时断裂能达到最大值,断裂能随温度变化规律的拟合曲线上升段为二次抛物线,下降段为直线; 在所研究的温度范围内,页岩轻骨料混凝土的断裂性能受高温影响较为显著; 所得结论为高温状态下轻骨料混凝土结构裂缝扩展研究和结构设计提供了试验依据。     

高温后混凝土软化本构曲线的确定

结合高温后混凝土楔入劈拉法试验,采用3种常温下混凝土双线性软化本构曲线,借鉴常温下双K断裂模型中失稳韧度KIC,un,T与黏聚韧度KIC,c,T,起裂韧度KIC,ini,T间的定量关系,对高温后混凝土断裂韧度间的关系进行研究.结果表明：高温后黏聚韧度KIC,c,T的计算分为2种情况,用不同软化曲线计算得到的黏聚韧度值相近;由3种常温下的软化曲线计算得到的失稳断裂韧度值与实测失稳断裂韧度值能够较好吻合,现有软化曲线能较好地反映高温后混凝土断裂性能;同时验证了双K断裂模型对高温后混凝土的适用性.     

混凝土强度对钢纤维混凝土断裂韧度的影响

通过混凝土和钢纤维混凝土三点弯曲切口梁试验,探讨了混凝土强度等级和钢纤维对混凝土断裂韧度的影响.试验结果表明,随着混凝土强度的提高,混凝土和钢纤维混凝上的断裂韧度逐渐增加.根据对试验结果的统计分析,建立了混凝土和钢纤维混凝土断裂韧度的计算公式.     

钢纤维体积率对高强混凝土断裂性能的影响

通过对相对切口深度为0.2、0.3、0.40、.5的钢纤维高强混凝土三点弯曲试验,研究钢纤维体积率对高强混凝土断裂性能的影响。结果表明:在相对切口深度为0.20、.3、0.4、0.5的条件下,随着钢纤维体积率的增大,钢纤维高强混凝土断裂韧度和断裂能均显著增加。通过对试验结果的统计分析,分别建立断裂韧度、断裂能与劈拉强度之间的关系式。     

生态钢纤维混凝土弯曲韧性和断裂性能

为掌握生态钢纤维混凝土的弯曲韧性和断裂性能,分别对掺率(体积分数)为1.0%,1.7%,2.4%的2种异形生态钢纤维混凝土和掺率为0.7%,1.3%的原生高强钢纤维增强混凝土进行了无切口梁四点弯曲韧性试验和切口梁三点弯曲断裂试验。研究结果表明:生态钢纤维掺率为1.0%时,无切口梁四点弯曲荷载 挠度曲线和切口梁三点弯曲荷载 挠度及荷载 切口张开位移曲线在达到峰值后都出现局部陡降,试件残余强度较小,断裂韧度值较低,纤维对改善混凝土弯曲韧性和断裂性能的作用较小;当生态钢纤维掺率为1.7%时,混凝土弯曲韧性和断裂性能均得到显著提高,混凝土在变形达到15δ_ult,p（δ_ult,p为素混凝土峰值荷载对应的挠度）或70D_ult,p（D_ult,p为素混凝土峰值荷载对应的切口张开位移）水平时,依然具有较高的持荷能力和较好的韧性,波浪型生态钢纤维混凝土断裂能和断裂韧度是素混凝土的27.59倍和8.35倍;生态钢纤维掺率为2.4%时,混凝土弯曲韧性指标、断裂能和断裂韧度进一步增加;掺率为1.7%的生态钢纤维混凝土增韧和抗断裂效果与掺率为0.7%的原生高强钢纤维混凝土相当。     

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。     

非标准钢筋混凝土三点弯曲梁双K断裂特性

以双K断裂理论为基础,基于标准钢筋混凝土三点弯曲梁断裂特性,推导了非标准钢筋混凝土三点弯曲梁断裂参数计算公式.开展了非标准钢筋混凝土三点弯曲梁试件断裂试验,研究了其断裂参数的变化规律.结果表明:试件荷载值随试件高度的增加而增大;而试件的亚临界扩展相对值、断裂韧度、起裂断裂韧度和失稳断裂韧度均不随试件高度的增加而变化,可认为是常数.     

混凝土断裂韧度、特征长度随强度、龄期变化规律

以HSC、MSC和NSC抗压、弯折和断裂试验数据为依据 ,针对HSC、MSC和NSC的断裂韧度、特征长度及破坏机理展开讨论。研究结果表明 :断裂韧度随强度、龄期的增加而增大 ;特征长度随强度的增加而减小 ;特征长度与混凝土的龄期无关 ;HSC的断裂韧度KIC明显高于MSC和NSC ,特征长度Lch小于MSC和NSC ,即HSC强度高、均质性好、裂缝阻力大、破坏更呈脆性