混凝土断裂韧度的试验研究

Griffith-Irwin经典断裂力学理论已比较成功地应用于玻璃、陶瓷和脆性金属材料中。自从Kaplan于1961年发表了第一篇《混凝土的裂纹扩展和断裂》文章以来,断裂力学在混凝土中的应用已进行了很多的试验研究。从已发表的研究成果来看,仍存在着矛盾和分歧。     

混凝土的断裂韧度

本文用平面尺寸变化幅度为10倍的紧凑拉伸试件(最大试件高为2米)对混凝土的断裂韧度进行了试验研究.研究表明,混凝土的临界应力强度因子K_Ic和厚度无关,它随平面尺寸增加而增加,而净截面名义应力σ_n则随尺寸的增加而减少,当尺寸足够大时,σ_n有稳定的趋势.本文还讨论了混凝土材料的非线性断裂韧度.     

混凝土Ⅱ型断裂韧度尺寸效应的试验研究

从试件尺寸为剪切断裂韧度的主要影响因素来考虑,制作了5组40个不同长度和高度的混凝土对称加载试件,通过对试件的荷载-裂缝尖端滑移位移曲线、荷载-应变曲线以及荷载-时间曲线的分析,研究了不同长度和高度对剪切断裂韧度的影响。试验结果表明,试件的稳定度会随着试件长度的增加而提高,随着试件高度的增加而降低;断裂韧度会随着试件长度的增加而增大,随着试件高度的增大而减小;断裂韧度的尺寸效应随着试件宽度的增加而减弱,随试件高度的增大而增强。     

碳纤维混凝土断裂韧度影响因素正交试验

采用正交设计表确定试验方案,进行了碳纤维混凝土断裂韧度试验研究,结果表明,影响碳纤维混凝土断裂韧度的主要因素是水灰比,其次为初始缝高比,最后是碳纤维体积率.     

混凝土断裂韧度的概率统计分析

一、前言 混凝土是由粗细骨料和水泥浆组成的多相复合材料,其内部又遍布着空穴、裂隙及界面裂缝等大量的原始缺陷,因而它是一种具有随机统计特性的脆性材料。混凝土断裂     

黄河冰断裂韧度的巴西试验研究

断裂韧度在冰的破坏过程中是一个重要的参数,使用测定岩石力学性质的巴西试验方法测定黄河冰的断裂韧度,通过对有效的载荷—位移破坏过程曲线进行分析,结果表明黄河冰的断裂韧度受应变速率和温度的综合影响:随着应变速率的减小而增大,而随着温度的降低有所减小。黄河冰的断裂韧度与试验选取的试样尺寸关系不大,但试样尺寸的大小会影响试验的成功率。该试验成功率约为70%,可以认为巴西试验具有可行性。     

大尺寸混凝土试件的断裂韧度

本文采用最大尺寸为１２００ｍｍ×１２００ｍｍ×２００ｍｍ的楔入劈拉混凝土试件进行断裂试验，发现当试件高度达８００ｍｍ时，所测得的断裂韧度ＫＩＣ值与试件尺寸无关．因此线弹性断裂力学可很好地应用于大体积混凝土结构的裂缝稳定性分析．对于像高混凝土坝那样的大体积混凝土结构的裂缝评定问题，可以采用断裂韧度准则．     

岩石与混凝土界面裂缝的断裂能及断裂韧度

用三点弯曲试件测试了岩石与混凝土界面裂缝的断裂能及断裂韧度，试验结果表明：岩石与混凝土界面裂缝的断裂及断裂韧度均小于混凝土的相应值。     

岩石与混凝土界面裂缝的断裂能及断裂韧度

用三点弯曲试件测试了岩石与混凝土界面裂缝的断裂能及断裂韧度，试验结果表明：岩石与混凝土界面裂缝的断裂及断裂韧工均小于混凝土的相应值。     

不同冻融方式下混凝土双K断裂韧度对比试验

为了研究不同冻融方式对混凝土双K断裂韧度带来的不同影响,设计了5组共计15个试件,分别经历干燥、水浸泡、水冻融、盐浸泡、盐冻融作用20 d后进行三点弯曲梁试验。测定了试件断裂过程中的荷载、张口位移、裂缝尖端应变等参数的特征值和全过程曲线,基于双K断裂理论分别计算了各组环境下混凝土的有效裂缝长度、起裂荷载、失稳荷载等断裂参数。结果表明:不同冻融方式对混凝土造成的影响具有一定的相似性,水冻融与盐冻融均会对混凝土的弹性模量造成损失,使其断裂力学性能下降,但会提高混凝土韧性。在损伤程度和损伤后混凝土受力表现上不同冻融方式有显著区别。水冻融后混凝土受荷时更易开裂,但水冻融环境对混凝土抵抗裂缝发展能力的影响不明显。盐冻融后混凝土抵抗裂缝发生以及发展的能力同时降低,但混凝土受力时裂缝的发生会相对推迟。     

现场浇筑大坝混凝土起裂断裂韧度研究

利用我国西南部某特高拱坝施工现场的拌合楼,浇筑成型骨料最大粒径150 mm的大坝混凝土楔入劈拉试件,试件尺寸分别为800 mm×800 mm×450 mm、1 000 mm×1000 mm×450 mm和1 200 mm×1 200 mm×450mm。通过试验获得现场浇筑大坝混凝土试件的起裂荷载,进而由有限元计算得到其起裂断裂韧度值,分析了龄期变化对起裂断裂韧度的影响规律,给出了起裂断裂韧度随试件尺寸的变化规律。结果表明,通过现场浇筑试件,得到大坝混凝土的起裂断裂韧度,能够真实反映大坝的实际断裂性能。现场浇筑大坝混凝土的起裂断裂韧度随着龄期增加而增加,180 d龄期的现场浇筑大坝混凝土的起裂断裂韧度在试件有效高度800~1 200 mm范围内不存在明显的尺寸效应。     

混凝土断裂韧度两种测试方法比较

本文对三点弯曲梁与楔入劈拉法测定混凝土断裂韧度进行了比较分析，结果表明：两种试验方法测定混凝土的断裂韧度误差在10％以内，与三点弯曲梁相比，楔入劈拉法试件较小，测试人员劳动强度较小，材料消耗少，适宜碾压混凝土试件制作。三点弯曲梁的测试稳定性较好。     

击实黏土剪切断裂韧度的试验研究

为研究黏性土剪切断裂韧度,研制了土体剪切断裂韧度测试仪,对黏性土进行了断裂韧度测试,验证了使用线弹性断裂力学来简化土体断裂韧度研究的合理性,并进行相关试验探讨了试样干密度、含水率和剪切速率对断裂韧度值的影响。结果表明:断裂韧度与试样干密度呈正相关,即随试样干密度的增大,土体断裂韧度值也增大,并拟合了两者之间的经验计算式;含水率对断裂韧度有很大影响,当含水率为13%~17%时,断裂韧度随含水率的增加先增后减,即存在一个断裂韧度值最大的最优含水率;当剪切速率在0.5~6.0 mm/min时,相对于干密度和含水率而言,剪切速率对断裂韧度值影响较小,同时土体含水率、裂缝深度、试样尺寸等因素均对土体断裂韧度有较大影响,需要对其进行深入研究。     

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。     

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。     

纤维加筋黏土的Ⅰ型断裂韧度试验研究

纤维加筋土的抗拉裂性能对土工构筑物裂缝问题至关重要。针对目前土体断裂韧度测试方法的不足,引入了半圆弯曲NSCB试样,开展了纤维加筋土的I型断裂韧度试验,查明了纤维含量、纤维长度对纤维加筋黏土断裂韧度的影响规律。研究结果表明:在纯黏土中掺入纤维后,试样内部纤维与黏土的接触作用使得两者共同受力并协调变形,在三点弯曲加载作用下纤维加筋黏土具有更大的峰值荷载、峰值位移及断裂韧度;随着纤维掺量的增加,纤维加筋黏土的Ⅰ型断裂韧度K_(IC)先增大后减小,在纤维掺量为0.2%时断裂韧度达到最大;随着加筋长度的增加,纤维加筋黏土的Ⅰ型断裂韧度K_(IC)先增大后减小,当掺入纤维长度为12 mm时,纤维加筋土的断裂韧度最大。     

岩石断裂韧度测定的研究

本文叙述了用三点弯曲方法对大理岩、石灰岩、花岗片麻岩等五种岩石试件断裂韧度K_(IC)值的测定工作。指出了测定工作中岩石材料和金属材料表现出的不同特点。对其中临界荷载的选取、有无疲劳裂纹的差别以及裂纹长度和宽度的影响等进行了实验研究和理论分析。文中提出:由于岩石结构弱面的影响,有、无疲劳裂纹的试件的裂纹扩展机理不同,因而K_(IC)值有明显差别;随着裂纹宽度由0.02增至0.3毫米,其K_(IC)值反而下降;岩石的K_(IC)值与劈裂法测得的抗拉强度值线性相关。最后对岩石采用三点弯曲方法提出了一些建议。     

混凝土大坝接缝灌浆的剪切断裂过程及其断裂韧度测定

为了评定混凝土大坝接缝灌浆质量及其稳定性,需要研究接缝灌浆发生剪切断裂的断裂特性并测定其相应的剪切断裂韧度。本文采用两端预留缝半边受力试件,进行了混凝土大坝接缝灌浆材料的剪切断裂试验,利用混凝土的导电特性对有限宽两端预留缝半边受力试件的断裂性能进行研究。结果表明,两端预留缝剪切断裂试件可以用来进行接缝灌浆材料的断裂试验及测定接缝灌浆材料的断裂韧度;剪切起裂点可能出现在灌浆缝与受压端的交界处,也有可能出现在灌浆缝与自由端的交界处;灌浆缝剪切断裂是一个逐渐扩展的过程,裂缝沿着灌浆缝直线或者曲线扩展;接缝灌浆材料的断裂韧度对试件高度和宽度存在尺寸效应,而对初始缝高比的尺寸效应不明显;接缝灌浆材料的导电性能随荷载和位移有显著的变化,可以用来确定该型试件剪切断裂的临界荷载。