高温后混凝土损伤断裂细观规律试验探究

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1、高温后混凝土损伤断裂细观规律试验探究摘要：本文将实时激光全息干涉试验系统与静态承压装置相结合，在单轴连续静态荷载作用下分别对不同高温处理后混凝土试块动态测试。根据试验获得的干涉条纹的分布规律及其路径，直观地再现了混凝土的损伤演化过程，描述了混凝土构件的受压裂纹萌生及发展规律，为高温后混凝土结构损伤分析与缺陷诊断的深入研究探索出了有效的试验方法。关键词：高温；混凝土；损伤；细观规律；全息干涉河南科技大学SRTP资助项目0引言由于混凝土具有承载能力高、刚度大、耐久性强、抗震性能良好等一系列的优点，已经成为现代建筑工程中不可缺少的组成部分。

2、然而，在日常生活中不免由于种种原因而引起火灾，使混凝土结构处于高温状态，在高温的影响下,混凝土的物理、力学性能发生重大改变,严重的影响了混凝土结构的安全［1］。国内外学者对高温后混凝土性能的进行了很多研究，对混凝土高温后性能的研究虽然取得了一定的成果，然而对高温后混凝土力学性能的研究大多数从宏观的角进行分析，由于混凝土高温性能复杂和试验设备及方法的差异，这些工作还远没有达到令人满意的程度，甚至有一些相互矛盾的结论［2］〜［4］。本文利用激光全息光测技术观测高温后受荷混凝土裂纹的萌生和扩展，较精确的测量出高温后混凝土的断裂韧性参数和微结

3、构损伤程度，应用断裂力学和损伤力学理论，通过对干涉条纹图的特征分析和定量计算，确定混凝土高温受荷条件下裂纹的扩展演化规律和裂纹尖端塑性区的分布，以及试件内部缺陷的传播范围及路径，从细观层面研究高温后混凝土断裂破坏的力学特性。1高温后混凝土竖向载荷下激光全息测试1.1试样制备试件有水泥、砂、石子、水按质量比460：521：1215：184配比搅拌制作，水泥为黄河同力复合硅酸盐水泥，强度标号为32.5,砂为洛河中砂，石子粒径为5-40mmo把混凝土加工成100mmX100mmX100mm试样（立方抗压试验），制备4组试件，放置标准养护室养

4、护28天，保留一组不做高温处理，其余三组由高温电炉对试样进行加温，升温范围为400°C.600°C.800°C三个等级，分别加热到相应的温度等级并保持恒温，把恒温后持续为6小时，然后模拟火灾现场用冷水进行泼浇降温，待温度恒定后进行试验。1.2加载设备激光全息干涉法光测法量测精度很高，主要是测量微小变形，所以对刚性加载设备的框架要求很高，制作框架时对框架的变形进行控制，要求框架最大压应力垂直变形311m,固定在特制的防震台。加载设备为数显式20吨油压千斤顶,可以对试件进行竖向加载。1.3高温后混凝土试件实时全息干涉法试验测量通过数据图像

5、采集系统连续捕获试件破坏全过程的实时激光全息干涉条纹图，同步计量高温后混凝土的宏观应变值。鉴于实时全息干涉法记录物体的变形量小，试件被测区域存在漫反射，不易获得良好的条纹，因此，在试验测量前将试样表面打磨，以增强物光光强，使参考光与物光光强比达到3：1,减少散斑效应，提高干涉条纹对比度，获得比较理想的激光全息图。1.试验结果分析通过实验测试，获得了混凝土及高温后混凝土在连续载荷作用下损伤断裂的激光全息干涉图。图1〜图4分别为没有经过高温处理的混凝土和经过400匸、600°C.800°C高温处理后的混凝土的部分激光全息条纹图。根据干涉条

6、纹的变化可以解释混凝土试件在各级荷载作用下裂缝萌生、扩展及破坏的全过程。图1(a)〜(f)是没有经过高温处理的混凝土在连续载荷作用下损伤断裂的部分激光全息干涉条纹。图(a)为应力达到4MPa的全息图，从图上看出条纹走向大致相同，条纹间距基本均匀，表明混凝土内部变化比较均匀，整体基本处于弹性变形阶段；图(b)为应力为lOMPa的全息图，从图上可以看出下部条纹走向基本一致，条纹间距不均匀，试件基本上还是整体变形，上部出现一个封闭环，并有条纹间断现象，说明试件基本属于整体变形，上部出现微小的缺陷；图(c)为应力达到14MPa的全息图，从图上

7、看出干涉条纹加密，条纹总体走向变化不大，上部的封闭环增大，说明上部的缺陷进一步扩大，同时下部出现条纹间断；图(d)为应力达到18MPa时的全息图，从图上看出，上部的封闭环进一步的扩大，条纹出现了畸变现象，下部也出现了闭合环,说明试件缺陷继续扩大，下部也多处出现缺陷；图(e)为应力达到20MPa时的全息干涉图，从图上看出多个封闭环连成了一片，下部仅有少部分可以看出干涉条纹，说明试件上部损伤面积基本贯通整个试件；试验过程中图(e)状态没有持续多久，发现应力急剧下降到12MPa,试件在宏观上出现了如图(f)所示的横向X型裂缝，说明试件已经破

8、坏。图2(a)〜(f)是经过40CTC高温处理后混凝土在连续载荷作用下损伤断裂的部分激光全息干涉条纹。图(a)为应力达到4MPa的全息图，从图上看出条纹走向大致相同,条纹间距不均匀，表明混凝土仍属于整体变形，但是变形已经