基于声发射技术的非标准自密实混凝土三点弯曲梁动态断裂特性

对不同初始缝高比的自密实混凝土(Self-compacting concrete,SCC)非标准三点弯曲梁开展不同加载速率下的断裂试验,获得其断裂的荷载-裂缝嘴张开口位移曲线及峰值荷载、断裂韧度、临界缝高比增量、弹性模量和柔度系数等断裂参数,结合Pearson相关性检验公式及加载速率效应模型,定量分析初始缝高比、加载速率与断裂参数间的相关性强弱及SCC断裂参数的加载速率效应。结果表明峰值荷载、断裂韧度及弹性模量均存在一定的加载速率效应,柔度系数仅与初始缝高比强相关,弹性模量和断裂韧度是材料的固有属性,不受初始缝高比影响。同时,基于声发射(Acoustic emission,AE)技术对SCC的损伤断裂过程、断裂边界效应及裂缝扩展模式进行分析,结果表明,AE参量能较好地反映混凝土断裂的三阶段特性及边界效应。裂缝的扩展首先以拉伸裂缝为主,剪切裂缝占比随着裂缝扩展过程逐渐增大。      

高性能水泥基复合材料断裂性能

对钢纤维体积分数为0％、1％和2％的高性能水泥基复合材料(HPCC)带预制裂缝梁试件进行了三点弯曲测试,通过荷载-裂缝嘴张开位移(F?CMOD)曲线系统分析了试件的弯曲强度、残余强度以及起裂韧度、失稳韧度、断裂能、脆性指数等,并对其断裂面形态进行了扫描电镜测试.结果表明:钢纤维体积分数对HPCC弯曲强度、残余强度影响显著,而对起裂韧度没有影响;掺钢纤维后HPCC失稳韧度增幅可达8倍以上,但钢纤维体积分数对HPCC失稳韧度提升具有一定的限值,约为1％;掺钢纤维后HPCC断裂能大幅提升,且随着钢纤维体积分数的增加而增加;掺钢纤维能有效降低HPCC脆性,但更高的钢纤维体积分数对HPCC脆性的降幅不显著;HPCC加载初期微裂纹的形成与扩展主要由基体自身性能决定,钢纤维失效经历了纤维与基体脱黏和剥离的过程,失效模式为钢纤维拔出,钢纤维并未发生断裂.     

不同加载速率下高性能水泥基复合材料断裂性能研究

为研究加载速率对高性能水泥基复合材料(High-performance cement-based composites,HPCC)断裂性能的影响,本研究对带预制裂缝的HPCC矩形梁进行了三点弯曲测试.以裂缝嘴张开位移(Crack mouth opening displacement,CMOD)为加载控制参数,加载速率分别为0.001 mm/s、0.01 mm/s和0.1 mm/s,试件内钢纤维体积掺量分别为0％和2％(均为质量分数).基于荷载-裂缝嘴张开位移(P-CMOD)曲线分析了第一裂纹应力、弹性模量、弯曲强度、失稳韧度以及断裂能等一系列断裂特征参数随加载速率的变化规律.试验结果表明:(i)第一裂纹应力和弹性模量几乎不受钢纤维含量和加载速率的影响;(ii)HPCC弯曲强度与应变率比呈对数关系,且含钢纤维HPCC的弯曲强度率效应更明显;(iii)含钢纤维HPCC的失稳韧度和断裂能有很大程度的提升,但其对加载速率的敏感性较低.掺钢纤维能够有效提高HPCC材料抵抗冲击荷载的能力.