[发明专利]由小尺寸试件确定无尺寸效应的混凝土起裂韧度的方法

说明书

技术领域

本发明属于土木与水利工程材料性能技术领域，具体涉及由小尺寸试件确定无尺寸效应的混凝土起裂韧度的方法。

背景技术

带裂缝的混凝土试件的起裂荷载对应的应力强度因子，即为其起裂韧度大量研究表明，混凝土的起裂韧度存在明显的尺寸效应。若要得到与试件尺寸无关的起裂韧度，则须浇筑较大尺寸试件；比如对骨料粒径在10mm-40mm的试件，三点弯曲或者楔入劈拉试件的高度D需达到600mm或超过1000mm。若采用小尺寸试件，则起裂韧度的尺寸效应又不可避免。如何由处于弹塑性断裂条件下的小尺寸试件(比如试件高度D＝100mm-400mm的试件)，来确定无尺寸效应的混凝土真实起裂韧度，是亟待解决的科学难题。

发明内容

目前，测定无尺寸效应的混凝土起裂韧度需要的试件尺寸较大，普通实验室条件下较难完成试样的浇筑和测试工作。若采用小尺寸试件，则起裂韧度的尺寸效应又不可避免。为克服现有测定方法的不足，本发明提供一种由小尺寸试件确定无尺寸效应的混凝土起裂韧度的方法。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种由小尺寸试件确定无尺寸效应的混凝土起裂韧度的方法，包括以下步骤：

(1)按给定的混凝土配合比要求，制作一定数量的尺寸为D×B×L的混凝土试件，其中，D为试件高度，B为试件厚度，L为试件有效跨度；

(2)在普通的压力试验机或者万能试验机上，按静力加载试验方法加载，试验过程中记录每个试件的起裂荷载P_ini；

(3)基于步骤(2)所得的每个试件的起裂荷载P_ini，计算出每个试件的名义强度σ_n；

(4)计算出每个试件的几何参数A；

(5)基于由外推法确定无尺寸效应的无限大板参数的方法，将步骤(3)、步骤(4)所得的不同试件的σ_n与相应的A值，带入下式(1)进行回归分析：

即可得出无尺寸效应的混凝土的起裂韧度以及初裂强度

在所述步骤(3)中，对三点弯曲梁试件，名义强度σ_n(P_ini)的计算公式为：

对楔入劈拉试件，名义强度σ_n(P_ini)的计算公式为：

其中，P_ini为实测各试件起裂荷载；D为试件高度；L为试件有效跨度；B为试件厚度；a₀为初始裂缝长度。

步骤(1)中，试件选取的方式为：采用具有相同试件高度D但初始裂缝长度a₀不同的试件，试件初始缝高比α选择3-6种，每个初始缝高比α对应2-4个试件，其中试件的初始缝高比α＝a₀/D为0.10、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65或0.70。

步骤(1)中，试件选取的方式为：采用具有相同初始缝高比α，但试件高度D不同的试件，试件高度D选择3-6种，每个试件高度D对应2-4个试件，其中试件的初始缝高比α＝a₀/D＝0.20-0.60。

所述步骤(4)中几何参数A的计算方法为：

(1)对于三点弯曲梁试件，几何参数A由下式(3a)-(3d)计算：

A＝0.8[(1-α)²×B(α)]²×a₀式(3a)；

当L/D＝2.5时，

当L/D＝4时，

当L/D＝8时，B(α)＝1.106-1.552α+7.71α²-13.53α³+14.23α⁴式(3d)；

当L/D为其他值时，可按线性插值的方法处理求解；

(2)对楔入劈拉试件，几何参数A由下式(4a)-(4b)计算：

其中，α为缝高比，α＝a₀/D；a₀为初始裂缝长度；B(α)为几何影响参数。