[发明专利]一种基于温度和湿度变化的橡胶混凝土断裂性能分析方法

权利要求书

1.一种基于温度和湿度变化的橡胶混凝土断裂性能分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：试验样件制备

先对搅拌机进行清洗，接着依次将称好的石灰岩碎粒、河砂粒、橡胶碎粒和水泥加入搅拌机进行搅拌并在搅拌过程中均匀加入称好的自来水持续搅拌5分钟，待搅拌均匀后将混合后的混凝土卸载到木模板上并立即装入预先涂抹脱模剂的试模中，然后将试模放到振动台上并加压振动2分钟，待混凝土成型后通过橡胶锤均匀锤击试模侧壁，之后用湿布对成型后的混凝土表面进行覆盖并在通风阴凉的室内静置20h，得到橡胶混凝土试样；

步骤二：试验样件环境模拟

根据步骤一，将制备的橡胶混凝土试样送至标准养护室养护并根据试验要求对试验样件进行规定龄期的养护，待养护时间达标后采用高低温交变湿热试验箱和水箱浸泡的方式对橡胶混凝土试验样件所处的温度和湿度进行调节改变，以模拟橡胶混凝土实际使用中所处的不同复杂温湿度环境；高低温交变湿热试验箱设置的温度分别为-20℃、5℃、20℃和70℃，设置的湿度分别为20％、45％、85％和100％，环境模拟时间为15天；

步骤三：试验样件预处理

根据步骤二，选取垂直于试验待受压面且比较平整的面作为DIC试验观测面，对经过不同温湿度环境处理后试验样件的观测表面采用人工喷涂的方式制作散斑，制斑材料选用黑白双色哑光漆，先均匀喷涂白色漆制作白色底面，再随机喷涂黑色漆制作黑色斑点，然后在试验样件相对观测面的底端对称开设两条预制缝，得到待试验的橡胶混凝土试验样件；

步骤四：进行试验

根据步骤三，先将支座放置到万能试验机试验台中心位置并将制斑后的试验样件放置到支座上，再将加载垫板放置到试验样件顶端并在加载垫板上放置荷载传感器，接着在试验样件底部预制缝两侧粘贴刀口薄钢板并将夹式引伸计夹在两个刀口薄钢板之间，然后将位移计压缩后顶在刀口薄钢板上并通过支架固定，之后通过万能试验机对试验样件进行位移加载并开启DIC系统进行观测采集，在试验样件破坏后停止加载并对各试验数据进行读取和储存，同时对试验样件进行观察并拍照留存，最后整理仪器并清理设备为下一个试验做准备；

步骤五：试验结果整理分析

根据步骤四，得到试验数据后先通过公式(1)和(2)计算试验样件的失稳韧度公式(1)和(2)为

公式(1)和(2)中的m为试验样件支座间质量，g为重力加速度，S为试验样件梁支座件的跨度，t为试验样件厚度，h为试验样件高度，试验样件表面荷载P达到峰值荷载Fmax时，裂缝张口位移达到临界值Vc，裂缝长度发展到有效裂缝长度ac，通过公式(3)和(4)计算出有效裂缝长度ac的值，公式(3)和(4)为

公式(3)和(4)中的h ₀为刀口薄钢板的厚度，E为计算弹性模量,a₀为初始裂缝长度，c_i为试验样件初始V/P值，再通过公式(5)和(6)计算出试验样件的起裂韧度公式(5)和(6)为

公式(5)和(6)中的F_Q为起裂荷载，然后通过公式(7)计算出试验样件的断裂能G_F，公式(7)为

公式(7)中的W₀为荷载-挠度曲线下的面积，m₁为试验样件支座间的质量、试件上垫片及传感器质量之和，δ₀为试件破坏时的跨中挠度，最后根据不同温度和湿度处理后的试验样件的试验结果进行对比分析，得出不同温度和湿度对试样样件的断裂性能的影响。

2.根据权利要求1所述的一种基于温度和湿度变化的橡胶混凝土断裂性能分析方法，其特征在于：所述步骤一中，搅拌机为强制性卧式搅拌机，搅拌机清洗后先按规定的配合比要求将少量的石灰岩碎粒、河砂粒、橡胶碎粒、水泥和水倒入搅拌机中涮膛直至搅拌机内壁挂浆，接着倒去多余混凝土砂浆，以防止正式拌合时水泥浆挂失影响混凝土配合比。

3.根据权利要求1所述的一种基于温度和湿度变化的橡胶混凝土断裂性能分析方法，其特征在于：所述步骤四中，在采用DIC系统对试件进行观测前，先将系统中的相机镜头对准试验样件观测区域，再调整相机镜头的光圈、焦距和偏振，接着调整灯光的方向与偏振，以达到最佳观测效果，在试验样件表面变形过程的图像采集后对系统进行标定，通过标定参数将图像坐标重投影到世界坐标，实现试件的变形的测量。