混凝土裂缝修复的断裂试验研究

采用楔入劈拉法对比了有机材料环氧树脂与无机材料氯氧镁水泥浆两种材料修复混凝土裂缝的有效性。先对混凝土试件进行楔入劈拉试验,获得混凝土的断裂参数,然后采用环氧树脂灌缝胶、氯氧镁水泥浆对试件进行修复,再进行第二次楔入劈拉试验,测定注胶修复后的试件的相应断裂参数,并与初始混凝土试件的相应值进行对比分析,以此来考察并评估环氧树脂、氯氧镁水泥浆与混凝土粘结界面的性能以及两者的修复效果。试验结果表明:试件经过环氧树脂加固后,起裂断裂韧度与失稳断裂韧度得到不同幅度的提高,而氯氧镁水泥浆修复试件则有所下降。说明环氧树脂有效修复裂缝,抑制裂缝的重新开展,达到修复混凝土的效果;而采用氯氧镁水泥浆材料的修复效果没有环氧树脂修复效果好,为工程实际应用提供一些参考。     

环氧树脂修复桥梁构件混凝土的断裂能研究

采用楔入劈拉试验对环氧树脂修复桥梁构件混凝土进行断裂能研究,首先对试件进行初次楔入劈拉试验,获得微粒混凝土的断裂能值,然后采用环氧树脂灌缝胶对已劈裂的试件进行修复,再进行楔入劈拉试验,测定注胶修复后的试件的相应断裂能,并与初始混凝土试件的相应值进行对比分析,试验后,试件的极限承载力和断裂能值都得到提高,说明环氧树脂修复桥梁混凝土具有较好的效果。     

高温后混凝土断裂性能研究

基于双K断裂韧度准则,对高温后混凝土Ⅰ型断裂性能进行试验研究,得到了历经65,120,200,300,350,400,450,500,600℃高温后混凝土试件的烧失量w.采用楔入劈拉法测得高温后试件荷载-裂缝开口位移(p-CMOD)全曲线,并据此计算出相应温度下混凝土试件的起裂韧度Kini、失稳韧度Kic、断裂能GF以及特征长度值lch.结果表明:随着受火温度的上升,Kini单调下降,而Kic,GF变化趋势为"保持不变—上升—下降";lch随温度的变化规律与Kic和GF随温度的变化规律一致,说明三者均可以作为高温后混凝土的延性指标.     

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"。     

混凝土-环氧树脂粘结界面的断裂模拟

在混凝土加固工程中,常采用环氧树脂等混凝土灌浆材料进行混凝土裂缝修复,会形成混凝土与环氧树脂的粘结界面。界面的强度影响结合材料强度,对界面性能的研究至关重要。基于ABAQUS采用内聚力单元和扩展有限元单元分别模拟界面断裂与混凝土断裂,以此研究含界面的混凝土断裂问题。讨论了界面粘结强度、混凝土抗拉强度、混凝土断裂能对含界面的楔入劈拉试件受力性能的影响。模拟结果表明,不仅数值分析结果与实验结果吻合较好,而且还能表现界面的损伤、断裂破坏过程,能够预测构件的承载力,有助于界面的优化设计。     

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.     

水力劈裂下混凝土复合型断裂准则试验研究

根据试件的预制缝与宽度方向夹角大小的不同,制作了四种不同的试件,并进行了轴拉试验,模拟水力与外力联合作用下混凝土的复合型断裂破坏特点,并结合双K断裂理论,得到两种加载方式下混凝土的起裂和失稳断裂参数。     

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。     

混凝土楔入劈拉试件预制裂缝类型对断裂能的影响

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入劈拉试验,得到了各种工况下不同切口形式试件的断裂能.分析了预制裂缝切口形式对楔入劈拉试件断裂能的影响.试验结果表明:锯开形成切口的试件断裂能最大,切口形式为V型的试件次之,预埋钢片的试件再次之,而缝端有一定宽度的试件断裂能最小.预制裂缝切口形式对普通混凝...     

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%。     

利用楔劈拉伸试验研究混凝土的断裂特性

利用改进了的楔劈拉伸试验方法,对尺寸为２００ ｍ ｍ ×２００ ｍｍ ×１００ ｍ ｍ 的小型试件在不同的预制裂缝（ 初始裂缝）下的混凝土的开裂、裂缝稳定扩展进行了研究．试验结果表明,利用Ｓｈａｈ 等人提出的双参数模型所求得的混凝土稳定断裂韧度ＫｓＩｃ 与混凝土的初始裂缝长度ａ０ 无关,同时还发现混凝土临界裂缝尖端张开位移ＣＴＯＤｃ 及裂缝过程区长度ａｅ 与初始裂缝长度ａ０ 成反比关系．由于该方法所得到的结果同相应的三点弯曲试验所得到的结果几乎一致,因此其有可能成为判断混凝土失稳断裂材料参数的方法．     

Wedge Splitting Test and Inverse Analysis on Fracture Behaviour of Fiber Reinforced and Regular High Performance Concretes

The fracture behaviour of three fiber reinforced and regular HPC （high performance concretes） is presented in this paper. Two mixes are based on optimization of HPC whereas the third mix was a commercial mix developed by CONTEC ApS （Denmark）. The wedge splitting test setup with 48 cubical specimens was used experimentally and the cracked non-linear hinge model based on the fictitious crack model was applied for the interpretation of the results. The stress-crack opening relationships were extracted by using inverse analysis algorithm for various multi-linear softening curves. This showed that the refinement of the softening curves reflects in improved accuracy of the WST （wedge splitting test） simulation in comparison with bi-linear softening curves with acceptable increase of computational time. Furthermore, the fracture mechanics parameters such as COD （crack opening displacement）, fracture energy and characteristic length were experimentally determined. Experiments were performed at 1, 3, 7 and 28 days. Fracture energy, Gf, was found to increase with age, while the characteristic length, Lch, was found to decrease.     

环氧薄层铺装材料断裂性能试验研究

主要通过与环氧沥青混凝土、SMA沥青混凝土对比分析,研究不同温度(-10～60℃)下环氧铺装材料的断裂力学性能。采用小梁三点弯曲试验分析温度对上述三种材料弯曲强度、最大弯曲应变、弯曲劲度模量和断裂应变能密度的影响。试验结果表明环氧铺装材料的温度依赖性与SMA沥青混凝土和环氧沥青混凝土相似,其弯曲强度和劲度模量介于环氧沥青混凝土与SMA沥青混凝土之间,但其低温弯曲性能和抗裂纹扩展性能优于上述两种材料。     

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。     

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.     

海水环境下混凝土的断裂能及其应变软化

通过带切口梁的三点弯曲试验和楔形劈拉试验,对完全干燥、半干燥、水浸泡、海水浸泡和5%、23.4%NaCl溶液浸泡的6种不同含水状态的混凝土试件进行了测试,根据荷载-位移曲线和逆向分析,计算得到混凝土的断裂能及其应变软化曲线。结果表明,随着混凝土中水、海水和高浓度盐溶液的侵入,孔隙溶液中液体的表面张力不断增大,造成表面能下降,承载力随之降低,水浸泡后混凝土的最大承载力较干燥时降低19.6%(三点弯曲)和14.5%(楔形劈拉),海水浸泡后下降28.9%和21.7%,高浓度盐溶液浸泡后降幅更大;海水和盐溶液浸泡时后,混凝土断裂能损失24%以上,软化阶段的开裂韧性也明显降低,裂缝更易形成和扩展。从表面能、断裂能和应变软化的角度研究了海水侵入对混凝土材料造成的不利影响。