为研究冻融作用对混凝土断裂性能的影响,测试了不同水胶比(0.4、0.5、0.6),含气量(1.6%、6%),以及粉煤灰掺量(0、30%)三因素下混凝土的断裂能。研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,混凝土的断裂能逐渐降低。低水胶比和合理的引气能够提高冻融作用下混凝土的抗开裂性能,掺入30%的粉煤灰降低了混凝土的抗冻性。

为了研究混凝土在水力劈裂过程中的断裂能变化规律,分析了水力劈裂中的各荷载做功,建立了水压力下断裂能的计算公式,开展了12组混凝土水力劈裂试验,得出了水压力对混凝土断裂能的影响规律。结果表明:水压力作用下混凝土的断裂能减小,水压力越大,混凝土的断裂能越小;混凝土在水力劈裂过程中的断裂能弱化效应不可忽略,在0.3 MPa水压力下,该弱化效应随水压力增加呈线性递增趋势。

对近年来国内外有关混凝土断裂能尺寸效应的研究成果进行了总结与讨论,介绍了混凝土断裂能的试验方法,并针对三点弯曲梁法和楔入劈拉法获得的数据分别进行了分析,讨论了试件高度、宽度、缝高比、跨高比、韧带高度、韧带面积对混凝土断裂能的影响。此外,针对现有研究中存在的不足,提出了下一步研究的方向。

在通过无瑕木样本获取模式I断裂能时,我们使用声频技术检测沿着顺纹进行的断裂增长。使用新技术估量声发射放出的能量,把能量与批量模式断裂能做一比较,可以使我们知道由断裂能转化为可测试声频能量的数量。该实验的结果说明大约有六分之一的断裂能可以做为声频能测量。

通过带切口梁的三点弯曲试验,对玄武岩纤维掺量为0、1、3和6kg/m3的混凝土试件进行了荷载-变形测试,根据荷载-位移曲线拟合计算得到混凝土的断裂能。研究表明,随着玄武岩纤维掺量的增加,玄武岩纤维混凝土的断裂能及其增益比均呈现增长趋势,且增长速度是非线性的。

分析比较了各国学者针对PVA纤维增强水泥基复合材料进行单轴直接拉伸采用的试件形式和试验方法,发现用矩形长条试件、两端粘贴铝片,并采用闭环试验机、位移控制方法得到的拉伸效果最好,这揭示了应变硬化效果与选择的拉伸方法关系较大。对比了混凝土、钢纤维混凝土和PVA纤维增强水泥基复合材料的拉伸应力-应变曲线,以及由其拉伸应力-应变曲线计算得到的对应应变软化材料和应变硬化材料的应力-裂缝宽度曲线,根据得到的应变硬化材料的应力-裂缝宽度曲线计算出了PVA纤维增强水泥基复合材料的断裂能是普通混凝土的50倍。

研究了聚酯纤维和碳纤维硫铝酸盐水泥混凝土的力学性能。结果表明,在90d龄期时,聚酯纤维和碳纤维硫铝酸盐水泥混凝土的抗压强度分别达到了58.9MPa、52.4MPa,比同龄期素混凝土试样分别提高了25.6%和12.0%;而劈拉强度分别达到了5.77MPa和5.11MPa,比同龄期素混凝土试样分别提高了41.1%和24.9%。碳纤维和聚酯纤维对硫铝酸盐水泥混凝土均有明显的约束裂缝扩展的能力,表现为在28d龄期时,碳纤维混凝土的断裂能达到113.4kJ,比基准混凝土提高了28.1%,而聚酯纤维混凝土的断裂能则达到了139.8kJ,比基准混凝土提高了58.0%。

以水泥砂浆为研究对象,对不同水分含量及不同表面张力溶液下砂浆的断裂能、强度及收缩膨胀性能进行了研究。试验结果表明:砂浆的断裂能、强度随着水分含量的增加和浸泡液体表面张力的增大而减小,在全干燥状态下砂浆的表面能最大,相应的断裂能和强度也最大。海水浸泡后砂浆断裂能及强度显著降低。随着浸泡液体表面张力的增大,砂浆的膨胀应变线性增大。