三点弯曲下混凝土断裂韧度及影响因素

通过混凝土切口梁三点弯曲试验,探讨了相对切口深度（a0/h）、粗骨料最大粒径（dmax）及分布和水灰比（W/C）等因素对混凝土断裂韧度（KIC）的影响。结果表明：a0/h对KIC有一定影响,不同a0/h下,混凝土缺口敏感性不同;随着dmax增加,KIC均呈增大趋势,断面二值图和粗骨料水平投影面积率（D）可有效反映粗骨料对KIC的影响;随着W/C减小,KIC逐渐增加;KIC与切口梁试件裂缝前端阻裂带的“强弱”有关,在分析试验结果的基础上,建立了多因素影响下KIC的计算模式。     

粗骨料最大粒径对心墙沥青混凝土力学性能影响研究

为了研究粗骨料最大粒径在沥青混凝土心墙材料中的适用性,通过配合比试验优选出粗骨料最大粒径为19mm和31.5mm的两组心墙沥青混凝土配合比参数,对比其力学性能的差异,分析粗骨料最大粒径对其力学的影响。由试验结果可知：粗骨料最大粒径对心墙沥青混凝土的水稳定性影响不大,但对其渗透性能、抗拉强度及抗弯强度有一定影响,且粗骨料粒径越大其性能越差,为大粒径骨料应用于心墙沥青混凝土的研究提供参考依据。     

三点弯曲下混凝土断裂韧度及影响因素

为研究初始裂缝尺寸及材料组成特性等因素对混凝土断裂韧度的影响,通过混凝土切口梁三点弯曲试验,探讨了相对切口深度、粗骨料最大粒径及分布和水灰比等因素改变时混凝土断裂韧度的变化规律.结果表明:相对切口深度对混凝土断裂韧度有一定影响,不同相对切口深度下,混凝土缺口敏感性不同;随着粗骨料最大粒径增加,混凝土断裂韧度呈增大趋势,断面二值图和粗骨料水平投影面积率可有效反映粗骨料对混凝土断裂韧度的影响;随着水灰比减小,混凝土断裂韧度逐渐增加;混凝土断裂韧度与切口梁试件裂缝前端阻裂带的“强弱”有关.在分析试验结果的基础上,建立了多因素影响下混凝土断裂韧度的计算模式,在混凝土配合比已知的情况下,该模式可用于分析诸因素对混凝土断裂韧度的影响并预测混凝土断裂韧度.     

再生粗骨料取代率对塑性混凝土性能的影响

建筑废弃物制成粗骨料进行再利用是减小其危害的一种有效方法。为了研究再生粗骨料取代率对塑性混凝土变形和破坏特征的影响,选择废弃混凝土和废弃砖瓦制成两种粗骨料,粗骨料取代率分别取0%、30%、50%、80%和100%,通过不同粗骨料取代率的塑性混凝土试件的单轴压缩试验,分析其力学性能的变化规律。试验结果表明,再生粗骨料的取代率越高,塑性混凝土的强度越低,峰值应变及体积应变最大值越大。废弃混凝土和废弃砖瓦作为再生粗骨料的塑性混凝土在拌合物和易性、单轴强度、变形性能等方面均满足塑性混凝土的使用需求,考虑其力学性能及经济效益,建议使用粗骨料取代率为50%的砖瓦类再生粗骨料配制塑性混凝土。     

大砂率对混凝土力学特性的影响

本文采用二因子二次通用旋转组合设计试验的方法对大砂率混凝土进行了力学性能试验，分析了大砂率对混凝土抗压强度，弹性模量，弹强比以及对圆柱柱试件和立方体试件抗压强度比值的影响，试验结果反映了在全级配混凝土性能试验所表现的部分规律。     

机制砂掺率对塑性混凝土力学性能的影响

通过设置2种情况(是否添加附加水)、5种机制砂掺率(0%、20%、50%、70%、100%),探索机制砂掺率对塑性混凝土力学性能和拌合物工作性能的影响。结果表明:在不添加附加水的条件下,机制砂掺率仅对塑性混凝土拌合物的工作性能产生影响,对其力学性能及应力应变曲线影响较小;在添加附加水的情况下,根据机制砂的泥粉含量可确定达到普通塑性混凝土相同塌落度的附加水用量,且加入附加水明显影响塑性混凝土的力学性能,其弹性模量及峰值应力均有不同程度的下降,而应力应变曲线则随机制砂掺率不同在加卸载段均有不同的变化。     

混凝土双K断裂韧度的率相关性

采用中央带穿透裂缝的立方体劈拉试件几何形式,本文研究了应变率对混凝土双K断裂韧度的影响。试验采用的应变率范围为10-5/s~10-2/s。结果表明:双K断裂计算理论可由拟静态进一步拓展到地震加载率;随应变率增加,起裂断裂韧度线性增加,失稳断裂韧度先增加后保持不变;应变率不高于10-3/s时,高应变率作用下的试件会产生较大的临界裂缝扩展长度,临界裂缝扩展率较为缓慢,但应变率高于10-3/s时,临界裂缝扩展长度反而减小,临界裂缝扩展率呈指数迅速增加。最后,引入名义起裂强度率和临界裂缝扩展率两参数分别建立了起裂断裂韧度和失稳断裂韧度的率相关模型。     

不同标号沥青对大粒径水工沥青混凝土断裂性能的影响

沥青混凝土作为一种重要的防渗材料,在水利工程中获得广泛认可。为探讨不同标号沥青对大粒径水工沥青混凝土断裂性能的影响,以70#、 90#和110#的沥青作为研究对象,进行预裂缝小梁弯曲试验。本文基于断裂力学理论分析了不同标号沥青对大粒径水工沥青混凝土临界应力强度因子、能量释放率和J积分断裂韧度的影响。结果表明：沥青标号对大粒径水工沥青混凝土的断裂性能影响显著。随着沥青标号的升高,水工沥青混凝土抗弯强度和临界应力强度因子越小,水工沥青混凝土试件在断裂时所需的断裂功也相应减小。J积分断裂韧度随沥青标号的升高而逐渐减小,表明沥青混凝土的抗断裂性能随着沥青标号的升高而变差。     

骨料及水灰比对透水混凝土性能的影响

为了研究骨料粒径及水灰比对透水混凝土力学特性及透水性影响,分别选取了骨料粒径2.5～6 mm、6～10 mm、10～16 mm以及16～20 mm四种范围单一级配碎石,制作了水灰比在0.25～0.34范围内的透水混凝土试样。通过单轴压缩试验及透水系数测试试验,得到了不同水灰比及不同粒径范围的透水混凝土试样应力应变曲线、抗压强度、峰值应变、吸收功及透水系数等力学及物理性能,分析了骨料粒径、水灰比对材料抗压强度、吸收功及透水系数等影响,并在试验结果基础上,建立了材料抗压强度同透水系数之间关系。结果表明:骨料粒径为2.5～6 mm、6～10 mm、10～16 mm透水混凝土抗压强度、应变峰值、吸收功在水灰比0.25～0.31范围内,随水灰比的增加而增加,当水灰比超过0.31时,随着水灰比增加而减小;材料的透水系数随着水灰比的增加而减小;材料的抗压强度同透水系数之间近似服从线性关系。研究成果可为透水混凝土配合比设计提供借鉴作用。     

不同初始缝高比的混凝土断裂试验及边界效应分析

为了解决直接法(轴向拉伸试验)和间接法(劈裂拉伸试验、弯曲拉伸试验)测试抗拉强度的试验结果相差较大的问题,通过不同初始缝高比早龄期混凝土的楔入劈拉试验,基于已有的Hu-Guan边界效应理论模型,拟合得到两个真实的断裂参数——断裂韧度和抗拉强度,然后基于双K断裂模型,根据试验测得的起裂荷载、峰值荷载及临界裂缝张口位移值,计算初始缝高比为0.05～0.70共8组试件的起裂断裂韧度和失稳断裂韧度。结果表明:Hu-Guan边界效应模型拟合计算得到的抗拉强度值与劈裂抗拉试验值相差4.85%,得到的断裂韧度值介于双K模型计算范围内,验证了已有的边界效应模型适用于确定混凝土材料的真实断裂参数;起裂断裂韧度不受初始缝高比的影响,失稳断裂韧度在0.05≤α≤0.4范围内随初始缝高比的减小而增大,在0.4≤α≤0.6范围内,其值为一常数,在0.6≤α≤0.7时,其值有明显的下降趋势。     

用边界效应理论考虑断裂韧性和拉伸强度对破坏的影响

采用边界效应理论,研究了断裂韧性和拉伸强度对材料与结构破坏的影响。边界效应模型中通过引入等效裂缝,可同时反映试件前边界与后边界对断裂特性的影响;基于等效裂缝与特征裂缝的比值,即可判断试件处于强度准则、韧度准则或准脆性断裂等何种破坏模式。边界效应模型不仅适用于线弹性断裂条件,而且适用于弹塑性断裂分析,解决了ASTM规范及RILEM规范的局限。鉴于ASTM规范确定材料断裂韧度对试件初始缝长与试件尺寸等的严格限制,本文基于边界效应理论,建立了由RILEM规范中小尺寸试件确定材料断裂韧度与拉伸强度的方法,相关试验成果证明了所提方法的合理性与适用性。     

楔入劈拉试验支承形式对混凝土断裂韧度的影响

针对楔入劈拉试件支座位置的不同,包括双线支座与单线支座,分析不同竖向荷载对断裂性能参数测试可能造成的影响,并通过试验数据进行验证。通过分析比较,认为对于实验室进行混凝土楔入劈拉试件的常用尺寸,支承体与传力装置所传荷载在一个竖向平面内可抵消竖向荷载和一部分构件自重,从而得到较为接近真实值的断裂性能参数。     

现场浇筑大坝混凝土与湿筛混凝土起裂韧度换算关系研究

本文研究现场浇筑大坝混凝土与湿筛混凝土起裂韧度的换算关系。利用中国某特高拱坝施工现场拌合楼生产混凝土拌合物,浇注成型不同试件尺寸的骨料最大粒径150 mm的大坝混凝土试件,以及骨料最大粒径40 mm的湿筛混凝土试件。通过试验分别获得了大坝混凝土及湿筛混凝土各试件的起裂荷载,进而由有限元计算得到其起裂韧度。分析了大坝混凝土与湿筛混凝土的起裂韧度随试件尺寸变化而变化的规律,研究发现,不论大坝混凝土试件,还是湿筛混凝土试件,当韧带高度与骨料最大粒径比值大于等于6.0后,起裂韧度均趋于稳定值。基于试验结果,建立了小尺寸湿筛混凝土试件推求大尺寸大坝混凝土试件起裂韧度的关系式。     

小骨料混凝土双K断裂参数的试验测定

双K断裂模型以起裂韧度和失稳韧度来描述混凝土裂缝扩展过程，《水工混凝土断裂试验规程》将双K断裂模型作为该规程的基本理论依据，并将该模型的双K断裂参数作为试验规程要求测定的基本断裂参数。为配合该规程的制定，本文进行了19个三点弯曲梁试件和25个楔入劈拉试件共43个试件的断裂试验，对小骨料混凝土双K断裂参数的起裂韧度和失稳韧度进行直接试验测定。所有试件均为同批浇注相同级配，最大骨料粒径为10mm，试验中采用了电阻应变片法作为确定起裂荷载的参考。结果表明，起裂荷载与最大荷载之比为0.67～0.71，起裂韧度与失稳韧度之比为0.45～0.50，变化较稳定；楔入劈拉试件高度大于等于400mm、三点弯曲梁试件高度大于等于200mm时，起裂韧度与失稳韧度基本为常数，但同组试件之间具有一定的离散性；两种试件形式的韧度值有一定的差异。根据本文试验数据计算得到的裂缝尖端开口位移临界值较断裂韧度参数更容易受到试件尺寸的影响，楔入劈拉试件高度大于600mm时，其值为0.056～0.070mm；三点弯曲梁试件高度大于300mm时，其值为0.040～0.047mm，比较稳定。     

塑性混凝土强度和尺寸效应的试验研究

通过对12个配合比、3个龄期共405个塑性混凝土试块的强度试验,研究了塑性混凝土相关强度之间的关系,塑性混凝土抗压强度和劈拉强度的尺寸效应,以及塑性混凝土抗压强度与龄期之间的关系。试验结果表明:塑性混凝土抗压强度、劈拉强度、抗折强度之间具有良好的统计关系;相比边长为150 mm的立方体试块,边长为100 mm的塑性混凝土立方体试块的抗压强度和劈拉强度的尺寸效应系数分别为0.937 5和0.861 6;龄期对塑性混凝土的抗压强度有较大的影响。在此基础上,建立了相关强度指标之间的换算关系式以及轴心抗压强度与龄期的对数关系式。     

混合再生骨料混凝土配制技术试验研究

以废弃砖骨料和废弃混凝土骨料混合使用替代天然骨料制备混凝土,即为混合再生骨料混凝土.试验研究再生砖骨料和再生混凝土骨料不同替代率条件下水灰比、砂率、用水量等因素对混合再生骨料混凝土立方体抗压强度的影响,总结得出混合再生骨料混凝土的最佳配合比和最佳成分比.     

混凝土等效断裂韧度的解析方法及其尺寸效应

基于虚拟裂缝模型,提出一种计算混凝土三点弯曲梁等效断裂韧度的解析方法。应用该方法计算了梁的最大荷载和临界等效裂缝长度,进而求得等效断裂韧度。在此基础上,进一步研究了等效断裂韧度和裂缝亚临界扩展量的尺寸效应。结果发现,随梁高的增加,等效断裂韧度与裂缝亚临界扩展量均增加;随初始缝高比的增加,等效断裂韧度与裂缝亚临界扩展量增加至最大值,随后不断降低。该现象从另一角度验证了边界效应理论。