含空心球體缺陷混凝土沖擊劈拉力學(xué)性能研究.pdf

1、混凝土作為工程中使用的一種建筑材料，廣泛應(yīng)用于房屋建筑、港口、大壩等領(lǐng)域。混凝土在澆筑的過程中，在其內(nèi)部不可避免地會存在著孔洞、不密實區(qū)和大的裂縫等典型的宏觀初始缺陷，而有研究表明，混凝土的宏觀初始缺陷會對混凝土的力學(xué)性能造成極大的影響。對于含宏觀初始缺陷的混凝土結(jié)構(gòu)，不僅承受靜荷載，也會產(chǎn)生如爆炸、沖擊等動荷載，雖然這些動荷載作用在建筑物上時間較短，但是危害更大，混凝土結(jié)構(gòu)局部可能會承受一定的拉力，然而混凝土的抗拉性能比抗壓性能相比要

2、弱很多，從而引起嚴重的后果。因此，研究高力加載率下含典型初始內(nèi)部缺陷混凝土拉伸力學(xué)性能具有重要的理論和工程實踐意義。本文主要進行了以下幾個方面的研究工作:
　?。?）通過對自制定位模具的不斷改良和制備方法的試驗探究，提出一種制備含內(nèi)部初始球形缺陷混凝土試件的方法：分步驟澆筑法。研究結(jié)果表明：分步驟澆筑法既不影響混凝土基體強度，又能夠?qū)⒆灾瞥跏记蛐稳毕荼容^精確置于混凝土試件內(nèi)部。該方法的推廣和應(yīng)用，為進一步拓展對含內(nèi)部初始球形缺陷混

3、凝土試件的相關(guān)試驗研究提供了重要的技術(shù)支持。
　?。?）利用壓力試驗機對含內(nèi)部初始球形缺陷的混凝土試件進行了力加載率為0.5kN/s或5kN/s的準靜態(tài)劈拉試驗研究，使用高速攝像機及其配套系統(tǒng)裝置拍下裂紋擴展過程，并對試驗結(jié)果進行分析，研究了準靜態(tài)試驗中混凝土試件的破壞過程和破壞機理，得到了不同力加載率、不同球形缺陷的直徑、球形缺陷對混凝土劈拉強度的影響規(guī)律。研究表明：無論力加載率、缺陷直徑、缺陷位置的如何變化，球形缺陷不影響整個

4、破壞過程和最終破壞形態(tài)，但缺陷的存在均明顯加速了裂縫的擴展速度，影響了混凝土的強度；混凝土試件的劈拉強度是隨著缺陷直徑的增大而減小的，且變化明顯；所有工況試件均存在明顯的力加載率效應(yīng)。
　　（3）利用西南科技大學(xué)自主研發(fā)的SHPB裝置對含內(nèi)部初始球形缺陷的混凝土試件進行了力加載率約為6×105kN/s、9×105kN/s的動態(tài)劈拉試驗研究，使用高速攝像機及其配套系統(tǒng)裝置拍下裂紋擴展過程，并對試驗結(jié)果進行分析，研究了動態(tài)試驗中混凝土

5、試件的破壞過程和破壞機理，得到了不同力加載率、不同缺陷的直徑對混凝土劈拉強度的影響規(guī)律。研究表明：無論力加載率、缺陷直徑、缺陷位置的如何變化，球形缺陷不影響整個破壞過程和最終破壞形態(tài)，球形缺陷影響混凝土強度，主要在“加載力-時間”曲線中體現(xiàn)；當缺陷靠近入射桿時，混凝土試件的劈拉強度隨著缺陷直徑的增大而減??；但是當缺陷靠近透射桿時，呈現(xiàn)出不規(guī)律的變化趨勢；所有工況試件均存在明顯的力加載率效應(yīng)。
　?。?）依據(jù)本文所有工況的試驗結(jié)果，