高强混凝土双K断裂参数测试及计算方法.pdf
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1、第 3 0卷第 3 期 V0 1 3 0 No 3 水 利 水 电 科 技 进 展 A d v a n c e s i n S c i e n c e an d T e c h n o l o g y o f Wa t e r R e s o u r c e s 2 0 1 0年 6 月 J u n 2 0 1 0 D O I : 1 0 3 8 8 0 j i s s n 1 0 0 6 7 6 4 7 2 0 1 0 0 3 0 0 8 高强混凝土双 断裂参数测试及计算方法 高淑玲 , 王 玲 , 徐世火 良 2 ( 1 河北工业大学土木工程学院, 天津3 0 0 4 0 1 ; 2 大连
2、理工大学土木水利学院海岸与近海工程国家重点实验室, 辽宁 大连1 1 6 0 2 4 ) 摘要: 采用楔入劈拉试样研究高强混凝土的双 K断裂参数测试和计算方法。利用应变片测定试件 的起裂荷载, 计算得到试件精确的起裂断裂韧度。认为利用普通混凝土双线性软化曲线的经验参 数, 并基于虚拟裂缝扩展黏聚力强度理论 间接计算得到的起裂断裂韧度值偏小, 因此迫切需要进一 步研究高强混凝土软化 曲线的参数 , 以完善混凝土的双 断裂理论。 关键词: 高强混凝土; 楔入劈拉试验; 双 断裂参数; 起裂断裂韧度 中图分类号 : T U 5 2 8 3 I 文献标识码: A 文章编号 : 1 0 0 6 7 6
3、4 7 ( 2 0 l 0 ) 0 3 0 0 2 8 0 4 Te s t s a n d me t ho d s o f d o ub l e - K fra c t u r e pa r a me t e r s f or h i g h s t r e n g t h c o nc r e t e GAO S h u l i n g ,WANG Li n g 1 ,XU S h i l a n d ( 1 C o l l e g e of C i v i l E n g i n e e r i n g ,H e b e i U n iv e r s i t y of T e c h n
4、 o lo g y ,T i a n j i n 3 0 0 4 0 1 ,C h i n a ; 2 S t a t e K e y L a b o r a t o r y of C o a s t a l a n d O f f s h o r e E n g i n e e r i n g,C o l le g e ofC iv i l a nd H y d r a u l i c E n g i ne e ri ng , D ulia n U , u v e r my o fT e c h nol o gy ,D a l i a n l 1 6 0 2 4 , C h i na ) A
5、b s t r a c t :T h e t e s t s a n d me t h o d s o f d o u b l e K f r a c t u r e p a r a me t e r s f o r h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e we r e s t u d i e d b y u s e o f t h e s p l i t t i n g w e d g e s am p l e s T h e i n i t i a l l o a d o f t h e s a mp l e s w a s d e t e r mi
6、 n e d b y the s t r a i n g a u g e s ,and t h e e x a c t i n i t i a l f r a c t ure t o u g h h e s s w as c alc u l a t e d T h e i n i ti a l f r a c t u r e t o u g hn e s s i n d i r e c t l y c a l c u l a t e d b a s e d O i l c o h e s i v e s t r e n g t h t h e o r y w i t h v i r t u a
7、l c r a c k p r o p a g a ti o n w h o s e e mp i r i c a l p ara me t e r s e mp l o y b i l i n e ar soft e n i n g c u r v e s o f o r d i n a r y c o n c r e t e Was mu c h s mall e r A c c o r din g l y ,i t w a s u r g e n t t o f u rt h e r s t u d y p a r ame t e r s o f s o ft e n i n g c u
8、 r v e f o r h i gh s e n g t h c o n c r e t e so as t o i m p r o v e t h e d o ubl e K f r a c t u r e t h e o ry f o r c o n c r e t e Ke y w o r d s : h i gh s t re n g t h c o n c r e t e ; w e d g e s p l i t t i n g t e s t ; d o u b l e - K f r a c t u re p a r am e t e r ;i n i t i al f r
9、a c t u r e t o u g h n e s s 高强混凝土由于施工速度快、 工程造价低 , 在核 电站 、 大坝 、 高层和大跨等建筑工程中得到了广泛应 用 。但高强混凝土 的出现, 使 混凝土 固有的脆性 问 题更加突出, 脆性断裂使得材料性能不能充分发挥 , 有时还会发生灾难性 的事故。因此 , 研究 高强混凝 土的断裂性能就显得尤为重要_ l 。在第 十一届岩 石 、 混凝土断裂 、 损伤与强度暨大体积混凝土抗裂会 议上 , 笔者针对高强混凝土的断裂 问题与有关学者 进行了探讨 , 一致认为现阶段 高强混凝土的断裂特 性研究甚少, 现有规范 水工混凝 土断裂试验规程 仅适用于
10、大中型水利水 电工程常态混凝土和碾压混 凝土 , 而对工程应用最 多的高强混凝土并不适用。 因此急需加强高强混凝土断裂性能的研究。本文基 于双 断 裂 准 则【 5 - 8 ; 考虑 到 楔 入劈 拉 试 验 的优 势【 6 J , 按照标准紧凑拉伸试件尺寸规定, 利用楔人劈 拉试件进行混凝土断裂参数测定和断裂特性研究。 1 试验概况 试件相对深度为 0 3 9 3 7 , 试件数 目为 5 个。试件 尺寸满足标准紧凑拉伸试件的尺寸规定, 试件形状和 尺 寸见 图1 。 应变片标距均 为l O m m。 试件测点布置 I 5 l I 5 0 I 5 1 1 D 图 1 楔入劈拉试件及测点布置(
11、 单位: m m) 基金项 目: 国家 自然科学重点基金( 5 o 4 3 8 0 l 0 ) ; 河北省建设科技项 目( 2 0 0 9 2 5 8 ) 作者简介 : 高淑玲( 1 9 7 7 一 ) , 女 , 山东德州人 , 讲师 , 博士 , 从事 混凝土及纤维混凝土的断裂特性研究 。E - m a i l : g s l 2 0 ( O 0 1 y a h o o e o m c n - 2 8 水利 水电科技进展 , 2 0 1 0 , 3 0 ( 3 ) T e l : 0 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 E - m a d: j z h h u e d u c n h
12、t t p : k k b h h u e d u c n 见图 1 , 图中 1 5测点采用半桥连接, 用 以观测裂缝 的开展情况。应变片 1 5号 以预制缝 为对称轴 , 沿 预制缝尖端水平线方向成对布置, 与补偿应变片组成 全桥进行测量 , 避开了预制缝中心线 , 整个试验过程 完整地测试了测点处的应变, 应变信号不易中断 , 可 测定整个试件各个测点处的起裂荷载 , 缝端测点对应 的起裂荷载即是整个试件的起裂荷载 P i _ 9 J 。 水泥采用大连产 5 2 5 R普通硅酸盐水泥 ; 砂子采 用大连产中砂 , 细度模数约为 2 7 ; 石子采用石灰石矿 生产 的碎 石, 最大 粒径
13、为 1 0 r n m; 硅 粉采 用微 硅粉 9 2 0 U ; 粉煤灰采用工 级粉煤灰; 减水剂采用 S i k a 高效 减水剂; 水为自 来水。高强混凝土配合比及相关系数 见表 1 。 试验在 1 0 0 0 k N微机控制液压伺服试验机上进 行。荷载传感器采用 B L R 一 1 5 0 0 0拉压式传感器 , 测 量范围为 0 5 0 k N; 裂缝张开位移采用 Y Y J 系列 电子 引伸计 , 最大变形量为 4m m; 荷载和裂缝张开位移经 Y E 3 8 1 7 动态应变放大器放大后, 利用计算机采集 系 统记录全过程的试验数据。 2 试验结果 2 1 荷载 一裂缝口张开位移
14、( PC M o D ) 全曲线 试验结果用 PC M O D 全曲线来表示, 见图 2 。 2 0 1 6 丕 1 2 0 8 O 4 O 2 O 1 6 互 1 2 O 8 0 4 O 0 1 O2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 C lM t ) D mm ( a ) HS C1 系 列 CM O D mm ( b ) HS 3 系列 图 2 H S C系列 PC M f )n 全 曲线 由图 2可知, 高强混凝土峰值荷载和峰值荷载对应的 c M 。 。 值变化都很大, 很难得到稳定的下降段。 2 2 Pi 的确定方法 缝高 5 0 I n lT I 系列各个测点的荷载 应变(
15、Pe ) 曲线见图 3 。由图 3 可知 , 随着荷载的增加 , 预制缝尖 端处的拉应变也在增加 , 预制缝尖端处的混凝土在拉 应力的作用下由于应力集中而开裂, 在 Pe曲线上 反映为拉应变不再增加, 而荷载继续增加。混凝土开 裂后 , 预制缝尖端开始卸载 , 试件测 点处拉应力逐渐 减小 , 应变片回缩 , 甚至出现压应变, 拉应变峰值对应 的荷载即为 P i , 试验结果见表 2 、 表 3 。 扯 。 。 三 量 门 O ( c ) HS C 3 系列 图 3 缝高 5 0 m m系列各个测点的 P 曲线 2 3 双 断裂参数的确定 2 3 1 起裂断裂韧度 实测值 及 失稳 断裂韧度
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