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。     

混凝土断裂尺寸效应律的探讨

混凝土结构断裂破坏的尺寸效应现象是８０年代初兴起的热点问题。本文在前人研究成果的基础上，对混凝土断裂尺寸效应律公式进行了探讨，建立了混凝土断裂韧度与试件尺寸之间的关系，并用试验数据进行了验证。     

混凝土双K断裂韧度的尺寸效应

为探明双K断裂韧度的尺寸效应律,基于Bazant尺度律方法,推导了双K断裂韧度的尺寸效应公式,并通过几组混凝土断裂韧度的试验数据,对不同试件形式的尺寸效应进行了验证,最后给出考虑尺寸效应的双K断裂判据。研究表明:由室内小试件所测得双K断裂韧度随试件高度的增大而增大,并逐渐趋近于平面应变断裂韧性K1C;随初始缝高比α0的增大先增大后减小,且在α0约为0.4附近时达到最大。采用推导的尺寸效应律可对名义双K断裂韧度进行定量的描述和预测,不考虑尺寸效应的双K断裂判据偏保守。     

用人字形切槽巴西圆盘(CCNBD)确定岩石断裂韧度及其尺度律

国际岩石力学学会(ISRM)于1988年和1995年先后颁布了两种测试岩石断裂韧度的建议方法，其中1995年建议方法推荐的人字形切槽巴西圆盘(CCNBD)尚不够完善。有鉴于此，用两种大理岩制作成CCNBD和ISRM1988年建议方法推荐的人字形切槽三点弯曲圆棒(CB)试样，分别在MTS810型材料试验机进行试验。结果发现，CCNBD试样测出的断裂韧度值比CB试样测出的断裂韧度值小，而重新标定关于CCNBD计算公式中的关键系数Ymin*后得出的断裂韧度值有一定改善。此外，基于内聚裂纹模型，对CCNBD试样用于岩石断裂韧度测试的尺寸效应问题进行了初步探讨，提出CCNBD试样的几何形状函数gαm，很好地解决了Bazant的尺度律用于CCNBD试样结构的非相似性问题，从而减小了试样尺寸对材料断裂韧度的影响。     

碾压混凝土名义断裂韧度尺寸效应公式适用性的试验探讨

通过对碾压混凝土楔入劈拉试件断裂试验结果进行分析研究,得到了碾压混凝土的断裂韧度的尺寸效应规律.将碾压混凝土断裂韧度试验结果与已有的普通混凝土断裂韧度尺寸效应公式结合,通过对几种模型计算结果的分析比较,确定了碾压混凝土断裂韧度尺寸效应所适用的公式.     

有层面碾压混凝土轴拉断裂试验研究

利用电液伺服式试验机对有层面碾压混凝土试件进行轴拉断裂试验研究。试验结果表明,碾压混凝土层面断裂韧度小于本体断裂韧度,间隔4个小时情况下大约为本体断裂韧度的80％左右;轴拉试件断裂韧度存在尺寸效应,计算修正获得与试件尺寸无关的层面断裂韧度值。本文为碾压混凝土坝的设计、施工及安全度评估提供可靠的参考依据。     

缝高比对碾压混凝土名义断裂韧度的影响

对不同缝高比的碾压混凝土试件进行了楔入劈拉试验,通过对名义断裂韧度试验结果进行分析,得到缝高比对碾压混凝土的断裂韧度的影响规律。将碾压混凝土断裂韧度试验结果与已有的混凝土断裂韧度尺寸效应公式及基于Hu公式得到的断裂韧度尺寸效应公式结合,确定了碾压混凝土名义断裂韧度在缝高比这一因素影响下的公式。     

基于不同意义断裂韧度的混凝土有效裂缝扩展量计算模型

针对混凝土有效裂缝扩展量存在尺寸效应的问题,结合名义断裂韧度和失稳断裂韧度尺寸效应公式对混凝土有效裂缝扩展量计算模型做了研究,得到了反映尺寸效应规律的有效裂缝扩展量的计算模型。通过对已有常态混凝土和课题组所做的碾压混凝土试验资料的分析,得到了两个模型对于混凝土的有效裂缝扩展量计算值。与试验结果进行对比分析,结果表明对于常态混凝土,含名义断裂韧度的模型适用于单直线软化模型,含失稳断裂韧度的模型较较适用于抛物线模型;而对于碾压混凝土,尺寸增大时接近单直线模型,且用名义断裂韧度模型计算更为接近。     

混凝土断裂韧度的尺寸效应

本文采用最大尺寸为2500mm×600mm×600mm共计33根三点弯曲切口梁进行了断裂试验,分别研究了试件体积、高度、厚度、跨度对断裂韧度的影响规律。试验结果表明,断裂韧度随试件体积的增大而增大;分别对各个尺寸因素而言,断裂韧度与试件厚度无关,随试件跨度的增大而有减少的趋势。随试件高度的增大而显著增加。     

混凝土断裂韧度的尺寸效应研究

本文采用最大尺寸为７０ｃｍ×７０ｃｍ×２０ｃｍ的楔入劈拉试件进行了断裂试验，研究试件高度对混凝上断裂韧度的影响规律。采用电阻应变片并结合计算机数据采集系统测得了混凝土试件裂缝的起裂、稳定扩展和失稳破坏的全过程，利用测得的裂缝亚临界扩展量△ａ＿ｃ对混凝土断裂韧度进行了修正。     

钢纤维高强混凝土的断裂韧度

通过100个尺寸为100 mm×100 mm×515 mm的钢纤维高强混凝土试件以及相同尺寸的45个高强混凝土试件切口梁三点弯曲试验,探讨了钢纤维体积分数和相对切口深度对高强混凝土断裂韧度的影响和高强混凝土断裂韧度的统计分布规律.结果表明,随着钢纤维体积分数的增加,钢纤维高强混凝土断裂韧度增益比成线性增加;随着切口深度的增加,断裂韧度略有降低;高强混凝土断裂韧度服从威布尔分布.在试验结果的基础上,建立了钢纤维高强混凝土断裂韧度的计算公式.     

用平台巴西圆盘试样确定脆性岩石的弹性模量、拉伸强度和断裂韧度——第二部分：试验结果

根据前文理论分析的结果，对平台巴西圆盘大理岩试样进行了平台压缩试验。试验结果表明，可以从一次有效的载荷．位移记录中同时确定脆性岩石的弹性模量E、拉伸强度σt和断裂韧度Kk。判断有效试验的标志是：(1)裂纹是从试样的中心部位引发的，并基本上沿着直径的方向扩展到临界点；(2)能够在试验中记录到最大载荷以后的破坏过程，即在达到最大载荷后，载荷先下降后又上升的过程，但载荷的上升不超过前面的最大载荷。基于内聚裂纹模型讨论了Kk的尺寸效应，利用Bazant的尺度律推出考虑断裂过程区影响修正后的断裂韧度Kk^m。     

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.     

确定混凝土强度尺寸效应律的小尺寸试件研究方法

混凝土力学参数的尺寸效应是一关键问题，而强度尺寸效应更为重要。本文从断裂力学出发，基于Bazant尺寸效应律，提出了通过小尺寸试件测试结果得出强度尺寸效应律的方法，同时得出与尺寸无关的断裂参数。方法简单易行，可在任何试验室实现，为确定大尺寸试件或实际结构的断裂参数提供了一可行的途径。     

由四点弯曲试件确定混凝土的断裂与强度参数

提出了采用四点弯曲试件确定混凝土的断裂参数与强度参数的理论模型与具体应用方法。建立了四点弯曲条件下混凝土试件名义强度的表达式。研究了不同虚拟裂缝扩展长度取值对断裂与强度参数确定结果的影响规律。分析结果表明:仅需采用小尺寸四点弯曲试件的峰值荷载,即可同时确定混凝土无尺寸效应的断裂韧度与拉伸强度。通过不同学者的试验验证,证明了所提模型与方法的合理性与可靠性。研究为混凝土真实材料参数的合理确定提供了新思路。     

超高性能水泥基复合材料三点弯曲梁断裂韧度的试验测定及影响规律

研究超高性能水泥基复合材料的双K断裂参数,针对水泥基纤维复合材料和水泥基体两种不同材料设计了不同强度等级、不同尺寸以及不同初始缝高比的14组试件,进行3点弯曲梁断裂试验,测定其起裂荷载,并以此计算得到了起裂韧度的控制值;通过测定最大荷载及对应的裂缝张开位移计算失稳断裂韧度。结果表明,两种材料试件的起裂韧度和失稳韧度都随试件抗压强度的增大而增大;随初始缝高比的减小,水泥基纤维复合材料试件的起裂韧度和失稳韧度都明显增大,而水泥基体试件的起裂(失稳)断裂韧度增大不明显;尺寸效应均比较明显,试件尺寸的增大,水泥基纤维复合材料的起裂断裂韧度和失稳断裂韧度增大较为明显,而水泥基体试件呈现一定的离散型。     

水泥砂浆断裂韧度的尺寸效应研究

用两种不同配合比的水泥砂浆分别制作了三组几何相似的矩形截面直裂缝三点弯曲梁.在MTS815材料试验机上进行试验,记录了试件的荷载-加载点位移(P-δ)和荷载-裂缝端口张开位移(P-ωCMOD)的全过程曲线.利用最大荷载和初始裂缝长度求得的线弹性断裂韧度存在明显的尺寸效应.为此,基于虚拟裂缝模型,认为裂缝端口张开位移是荷载、自霞和黏聚力共同作用的结果,求解该位移公式得到断裂过程区长度值,用断裂过程区长度修正初始裂缝长度后,再代入三点弯曲梁应力强度因子公式,进而得到尺寸效应程度较弱的等效断裂韧度值.     

混杂纤维混凝土断裂性能试验研究

本文通过15个尺寸为100mm×100mm×400mm的混杂纤维混凝士带缺口试件的断裂试验,探讨了钢纤维与聚丙烯粗纤维的混杂效应及其对混凝土裂缝亚临界扩展量、裂口尖端位移临界值、断裂韧度和断裂能的影响.试验结果表明,加入纤维可显著改善混凝土的断裂性能.     

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。     

水泥砂浆断裂韧度与强度的边界效应和尺寸效应

通过不同尺寸水泥砂浆试件的三点弯曲试验及强度试验,研究了水泥砂浆断裂韧度与强度等材料参数的边界效应和尺寸效应.结果表明:对于强度参数,随着试块尺寸的增加,强度指标逐渐降低;对于断裂参数,若不考虑虚拟裂缝扩展,试件高度H需达到0.47m才能满足线弹性断裂力学条件;若考虑峰值荷载时的虚拟裂缝扩展,则试件高度H为0.50m时,才接近但仍不能完全满足线弹性断裂力学条件.为了区别于现有尺寸效应模型关注的"绝对尺寸",提出了"相对尺寸"的概念,用来研究确定材料参数的尺寸效应.重点考虑砂浆颗粒尺寸对材料准脆性断裂的影响,给出了满足线弹性断裂力学条件、无尺寸效应的水泥砂浆断裂韧度及弯曲抗拉强度的确定方法.