关于混凝土材料断裂试验的缺口敏感性

<正> 一、引言在混凝土材料的断裂试验中,常涉及该种材料的缺口敏感性问题。一般认为当有缺口试件的名义应力σ_n (按材料力学方法求得的缺口处净截面破坏应力) 小于无缺口试件的名义应力——材料极限强度σ_u (即σ_n/σ_u<1),则该试件的材料可认做是缺口敏感性材料。这是因为有缺口试件在缺口缝端将产     

结构钢V形缺口板断裂试验

对25个结构钢V形缺口板试件进行断裂试验。试验表明:裂纹起始于受三轴强约束的V形缺口厚度心部,随后沿厚度方向扩展,裂纹贯通后迅速沿宽度发展,宏观裂纹大致垂直于载荷方向,单缺口试件断裂延性略高于双缺口试件,薄板断裂延性明显高于厚板。断口呈暗灰色,断口大量韧窝显示出明显的剪切断裂痕迹,断裂类型为正断和剪断混合型断裂,显示了断裂的定性规律。从整体上看,试验数据离散性较小,为研究结构钢断裂机理及抗断理论提供了可靠的试验依据。     

钢纤维高强混凝土的断裂韧性及缺口敏感性研究

通过24组共72个尺寸为200 mm×170 mm×100 mm的楔劈拉伸试件的断裂性能试验,探讨了钢纤维类型及其掺量、切口相对深度等对高强混凝土断裂破坏形态和裂缝张开位移的影响,分析了高强混凝土和钢纤维高强混凝土的缺口敏感性.试验结果表明:钢纤维有效地改善了高强混凝土的断裂韧性,随着钢纤维体积率的增加,破断面更加曲折、粗糙,峰值荷载逐渐增加,Pv-CMDDc曲线愈加丰满,断裂性能的提高愈加充分;随着切口相对深度的增加,破断面变得相对平直;钢纤维类型对钢纤维高强混凝土的Pv-CMODc曲线具有较为显著的影响,切断型钢纤维高强混凝土在试验后峰阶段表现出类似于金属性能的应力强化现象;高强混凝土和钢纤维高强混凝土的断裂韧度和断裂能均存在缺口敏感性问题.     

Q345中厚缺口板的断裂试验

对18个厚度为26mm的单边V型缺口钢板进行了断裂试验,研究了刻弧半径r对低合金钢Q345中厚板断裂模式的影响。试验显示:裂纹起始于三轴强约束的缺口边缘厚度中面,裂纹沿厚度贯通后迅速沿薄弱截面宽度扩展,宏观断裂面大致垂直于加载方向,断口粗糙且有大量韧窝。缺口根部刻弧愈尖锐的试件,断裂延性愈差。缺口根部刻弧平缓的试件,净截面平均开裂强度略高。     

混凝土材料的真实断裂能研究

在对混凝土断裂面进行测定的基础上提出了真实断裂能的概念,并试验研究了真实断裂能与材料组成之间的变化规律,试验结果表明：真实断裂能几乎不随集料径的变化而变化,随集料品种的变化较小,随小胶比的降低而增大。     

中等厚度开孔板和缺口板断裂试验

对中等厚度的10个中心开椭圆孔板件和10个单侧半椭圆缺口板件进行断裂试验,研究开孔和缺口尖锐度对中等厚度钢板断裂模式的影响。试验较精确地记录了全程载荷-位移曲线。试验结果显示:试件的第一条宏观裂纹起始于缺口顶端厚度中面,裂纹在厚度方向贯通后沿垂直加载方向迅速扩展,直至完全断裂。开孔或缺口愈尖锐的试件,其开裂延性愈差。开孔板试件宏观断裂荷载比缺口板试件明显要高。断口粗糙且有大量韧窝,断口暗灰色呈杯锥状,断裂形式为正断与剪断混合型。本次试验为研究中等厚度钢板断裂机理及抗断设防提供了较可靠的试验数据。     

超声探测缺口梁损伤和断裂特性试验研究

利用超声波技术并辅以电测法对 2组不同开口深度混凝土缺口梁的损伤断裂特性进行了试验研究。试验表明 ,超声法能够综合反映混凝土内部裂缝的扩展规律 ,这有利于梁的损伤断裂的力学机理研究     

水压下混凝土断裂试验研究

主要研究在水压作用下大型混凝土试件的试验加载装置及水压测量装置.试验采用楔入式紧凑拉伸试件形式,在试件表面粘贴全桥应变片和安装夹式引伸计测定裂缝的起裂、扩展长度和裂缝开口位移;在侧面安装压力传感器,测定压力水在裂缝内的实时变化情况.试验中采用橡胶板、薄钢板和球角钢架3层密封装置,保证高水压下水不渗漏,试验过程完整进行.为了得到完整水压作用下试验曲线,采用两种加载方式去除附加约束影响,分别为恒定裂缝张开位移和恒定荷载.     

再生混凝土断裂性能试验研究

采用三点弯曲法对再生混凝土的断裂性能进行试验研究,研究了再生骨料取代率、水灰比和养护龄期对断裂能和断裂韧度的影响规律。结果表明:再生骨料的使用会降低再生混凝土的断裂性能,100%取代天然骨料时,再生混凝土的断裂能比普通混凝土低4.1%～9.5%,断裂韧度比普通混凝土低2.7%～10.4%。与普通混凝土相比,再生混凝土的断裂韧度对水灰比更加敏感。再生混凝土的断裂性能随着养护龄期的增加而提高,且龄期越长,增加速度越慢。     

橡胶混凝土断裂性能试验研究

开展了橡胶混凝土三点弯曲梁断裂试验,获得了不同试件尺寸和橡胶掺量下的裂缝断裂全过程曲线,对橡胶混凝土断裂能GF及裂缝扩展K-R阻力曲线进行研究。基于数字图像相关方法,获得了橡胶混凝土试件垂直于裂缝扩展方向的全场位移和应变信息,对裂缝扩展的损伤断裂演化过程进行研究。结果表明:随试件尺寸增加和橡胶掺量提高,断裂能均呈现出上升趋势;K-R阻力曲线随试件尺寸变化表现出明显尺寸效应,橡胶掺量在0%~14%设计范围内时,K-R阻力曲线与橡胶掺量无关。     

混凝土断裂电发射试验研究

本文对水泥净浆梁、水泥砂浆梁、素混凝土梁、碳纤维砂浆梁、钢筋砂浆梁及钢筋混凝土梁在三点弯曲时的电发射进行了试验室试验。试验结果表明混凝土在受荷开裂和裂纹的发展过程中有明显的电发射现象存在,而且信号的形式和幅值的大小与构件的材料及裂纹的产生和扩展有密切的关系。     

纤维混凝土断裂性能试验研究

围绕钢纤维-聚丙烯腈纤维混杂增强混凝土进行了系统研究,研究了纤维的混杂方式对断裂性能的影响,在试验的基础上,得到了表征材料断裂性能的断裂韧度KIC和断裂能GF。     

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。     

Q235厚钢板开孔板和缺口板断裂试验

对10个中心开椭圆孔和10个单侧半椭圆缺口25mm厚板进行了断裂试验,研究了开孔和缺口尖锐度对厚钢板断裂模式的影响。试验结果显示:试件的初始宏观裂纹形成于缺口顶端厚度中面,裂纹在厚度方向贯通后沿垂直加载方向迅速扩展,直至断裂。开孔或缺口愈尖锐的试件,其开裂延性愈差。断口粗糙呈暗灰色且有韧窝,断裂形式为正断与剪断混合型。本次试验为研究结构钢厚板断裂机理及抗断设防提供了较可靠的试验数据。     

含双缺口北山花岗岩的热力耦合断裂特性试验研究

 通过带加载SEM高温试验系统对含双预制缺口北山花岗岩进行原位观察热力耦合破坏试验研究。研究表明,北山花岗岩的矿物成分及花岗岩矿物颗粒粒径差异较大,这些矿物具有不同的热学和力学性质(或硬度),这将大大影响花岗岩的破坏机制及断裂韧性,热开裂、力诱发微裂纹的萌生、扩展和贯通等受到热力耦合机制的综合影响,并且这些机制反过来也将影响其他的机制,如渗流场及化学场的变化。对于北山花岗岩I型断裂而言,裂纹的扩展主要受到与其垂直方向拉应力的影响,但试件较大的原生缺陷和较大矿物颗粒对花岗岩的断裂路径影响不容忽视。特别是随着温度的变化,花岗岩的断裂机制将发生变化,低温以沿颗粒(沿晶)断裂为主,而高温以沿颗粒(沿晶)和穿颗粒(穿晶)耦合断裂机制为主。试验表明,75 ℃之前花岗岩的平均断裂韧性约为4.728 MPa•mm1/2,而75 ℃之后的平均断裂韧性为3.048 MPa•mm1/2,前后断裂韧性降低了35%左右,这主要是因为温度的升高直接导致热开裂增多,且矿物颗粒之间的胶结作用明显减弱,这逐渐影响了花岗岩的断裂韧性,进而将影响其渗流场和化学场,可见高放核废料储库设计中温度的影响不容忽视。     

关于加气混凝土断裂行为的研究

在本研究中对加气混凝土梁在不同初始裂纹相对长度、不同高度以及不同体积比例等情况下的断裂韧性、断裂能以及载荷-裂纹口张开位移-裂纹尖端张开位移-裂纹尖端前沿区若干测点张开位移全曲线进行了系统研究。结果表明，加气混凝土是断裂敏感的，断裂韧性值不决定干初始裂纹长度，对于大尺寸试件，所测断裂能和断裂韧性值符合方程KIC^2=EGF，已成为有效值。     

寒区纤维混凝土断裂能试验研究

在实验室内,利用液压伺服疲劳试验机,对带有中心裂纹水泥混凝土试件,采取三点加载法,研究在常温、冻融循环后和负40度冰冻状态下,两种纤维掺入量（0.9kg,m^3、1．81kg/m^3）的聚丙烯纤维网混凝土和零掺入量的基准混凝土断裂能,并尝试将Weibull分布引入断裂能分析。试验表明纤维掺入量为0.9kg/m^3的混凝土性价比较高。