混凝土断裂韧性的试验及分析_徐世烺

第30卷第11期V ol.30 No.11 工程力学2013年11 月Nov. 2013 ENGINEERING MECHANICS 67 文章编号：1000-4750(2013)11-0067-08超高韧性水泥基复合材料疲劳裂缝扩展公式的理论与试验研究刘问1,3，徐世烺2，李庆华2(1. 北京林业大学水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室，北京100083；2. 浙江大学高性能建筑结构与材料研究所，杭州310058；3. 大连理工大学结构研究所，大连116024)摘要：该文基于Paris公式，对具有应变硬化和多缝开裂特征的超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)的疲劳裂缝扩展理论进行了理论研究，并通过试验进行验证。

研究表明，Paris公式适用于UHTCC。

其中：裂缝扩展参数由裂缝面积扩展A表示；与之相应，使用复合断裂能增长量ΔJ代替应力强度因子变化量ΔK。

基于试验，该文求出UHTCC的疲劳裂缝扩展门槛值，即当疲劳过程中的断裂能幅值ΔJ小于某一临界值ΔJ th时，疲劳裂缝不扩展。

在疲劳过程中，UHTCC的裂缝覆盖面积随疲劳过程呈三阶段线性发展，与疲劳变形的发展趋势一致。

UHTCC的疲劳裂缝扩展随疲劳最大荷载与荷载幅值的增大而加速发展。

关键词：结构工程；疲劳裂缝扩展；Paris公式；超高韧性水泥基复合材料；裂缝扩展门槛值中图分类号：TU317.1; TU502+.6 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.0362THEORICAL AND EXPERIMENTAL STUDY ON FATIGUE CRACK PROPAGATION LAW OF ULTRA-HIGH TOUGHNESS CEMENTITIOUSCOMPOSITELIU Wen1,3 , XU Shi-lang2 , LI Qing-hua2(1, Key Laboratory of Soil & Water Conservation and Desertification Combating, Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing, 100083, China;2, Institute of Advanced Engineering Structures and Materials, Zhejiang University, Hangzhou, 310058, China;3, Institute of Structural Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, 116024, China)Abstract:Based on Paris law of fatigue crack propagation rate, a theoretical and experimental investigation was taken to study the fatigue crack propagation mechanism of ultra-high toughness cementitious composite, which exists the characteristics of strain hardening and multiple cracking. Paris law is applicable for this material, with the two parameters redefined: the covering area of multiple cracks, A, and the composite fracture energy, J. A fatigue crack propagation threshold is found in the experiment. During the whole fatigue progress, there exist three linear stages for the development of crack covering area, in correspondence with the three stages of fatigue deformation. Moreover, the crack propagation rate speeds up with the increases of the maximum fatigue load and the fatigue load range.Key words:structural engineering; fatigue crack propagation; Paris law; ultra-high toughness cementitious composite; crack propagation threshold———————————————收稿日期：2012-05-19；修改日期：2012-09-25基金项目：国家自然科学基金项目(51308046)通讯作者：刘问(1983―)，女，山东人，讲师，博士，从事高性能复合材料的损伤与断裂等方面的研究(E-mail: liuwen@).作者简介：徐世烺(1953―)，男，湖北人，教授，博士，院长，从事混凝土及纤维混凝土断裂、新型材料与结构等方面的研究(E-mail: slxu@)；混凝土类建筑材料的疲劳寿命是由3个阶段组成的：疲劳裂纹形成、疲劳裂缝扩展与断裂[1]。

第24卷第11期 Vol.24 No.11 工 程 力 学 2007年 11 月 Nov. 2007 ENGINEERING MECHANICS12———————————————收稿时间：2006-03-27；修改日期：2006-08-16 基金项目：国家自然科学基金重点项目(50438010)作者简介：*高淑玲(1977)，女，山东人，博士，从事高性能水泥基复合材料力学特性方面研究(E-mail: gsl200001@)； 徐世烺(1953)，男，陕西人，教授，博士，长江学者，从事混凝土断裂力学及土木新材料方面研究(E-mail: slxu@).文章编号：1000-4750(2007)11-0012-07单边切口薄板研究聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料断裂韧性*高淑玲1,2，徐世烺1(1. 大连理工大学土木水利学院海岸与近海工程国家重点实验室，大连 116024；2. 河北工业大学土木工程学院，天津 300401)摘 要：利用单边切口薄板对配制的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料进行单轴直接拉伸试验研究，得到硬化的荷载-裂缝张开位移全曲线。

通过试验观察到缺口尖端处出现呈发散状的多条微小裂纹，部分试件在远离切口处还有多条裂缝出现，并不像混凝土或水泥净浆这类半脆性、脆性材料只有单条裂缝并沿着单条路径开裂，因此，适用于应变软化材料的双K 断裂理论以及断裂能理论不能直接用在应变已经发生假硬化的材料中。

鉴于上述原因，该文提出起裂断裂韧度和耗散能两个韧性评价指标。

关键词：PV A 纤维增强水泥基复合材料；假应变硬化；直接拉伸；多缝开裂；砂浆起裂断裂韧度；复合起裂断裂韧度中图分类号：TU528; O346.1+2 文献标识码：AFRACTURE TOUGHNESS INVESTIGATION OF POLYVINYL ALCOHOL REINFORCED CEMENT COMPOSITES BY SINGLE-NOTCHED THINSHEET*GAO Shu-ling 1,2 , XU Shi-lang 1(1. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Institute of Civil and Hydraulic, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China;2. Institute of Civil Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China)Abstract: The hardening load-crack mouth opening displacement curves in uniaxial direct tension are obtained for the single-notched thin sheet made of polyvinyl alcohol reinforced cementitious composites. Besides, multiple radiate microcracks arises along the notch tip and some subparallel cracks appear along the whole specimen apart from the notch tip, while some brittle and quasi-brittle composites such as cement paste and concrete split along only one path. So the fracture mechanism of polyvinyl alcohol reinforced cementitious composites is very different from some strain softening composites whose fracture toughness can be evaluated by double-K fracture criterion and fracture energy. Therefore, two toughness evaluation norm of initial fracture toughness and dissipation energy are discussed for polyvinyl alcohol reinforced cementitious composites.Key words: polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composites; pseudo stain-hardening; uniaxial directtensile; multiple crack growth; mortar initial fracture toughness; composite initial fracture toughness混凝土在拉伸断裂过程中，从产生裂缝到破坏只有1条主裂缝形成，普通纤维混凝土(FRC)也呈现与混凝土相同的软化特性，混凝土虽然在开裂过程中表现出一定的非线性变形，但与初始裂缝长度相比非常小，因此大部分学者都采用线弹性断裂力学计算断裂韧度，或者将裂缝扩展长度进行修正的工程力学 13方法计算断裂韧度，国内用的较多的断裂准则是双K断裂准则，利用线性叠加假定计算裂缝扩展长度，并以此计算失稳断裂韧度[1,2]。

喷射UHTCC与混凝土界面的Ⅱ型断裂试验研究李庆华;张逸风;徐世烺;穆富江【摘要】使用喷射超高韧性水泥基复合材料(Ultra High Toughness Cementitious Composites,UHTCC)加固和修补水工混凝土结构具有广阔的应用前景.为评估加固效果,采用喷射UHTCC和既有混凝土制备成的两端无切口剪切型断裂复合试件,开展单边加载剪切型断裂试验,测试两种材料的界面剪切型断裂韧度.对既有混凝土表面分别采用高压水枪冲洗、人工凿毛和涂抹界面剂三种不同的处理方法,并对比研究喷射UHTCC和浇筑UHTCC两种施工工艺,探究不同因素对复合试件界面剪切型断裂韧度的影响.试验结果表明:喷射UHTCC与既有混凝土之间黏结性能良好;界面粗糙度对界面剪切型断裂韧度无显著影响;涂抹界面剂会使界面剪切型断裂韧度显著下降;喷射UHTCC制备的复合试件其界面剪切型断裂韧度高于浇筑UHTCC制备的复合试件.喷射UHTCC技术可对水工混凝土结构进行有效的加固和修复.【期刊名称】《水利学报》【年(卷),期】2018(049)007【总页数】9页(P831-839)【关键词】喷射;超高韧性水泥基复合材料;界面;剪切型断裂韧度【作者】李庆华;张逸风;徐世烺;穆富江【作者单位】浙江大学建筑工程学院高性能建筑结构与材料研究所,浙江杭州310058;浙江大学建筑工程学院高性能建筑结构与材料研究所,浙江杭州 310058;浙江大学建筑工程学院高性能建筑结构与材料研究所,浙江杭州 310058;浙江大学建筑工程学院高性能建筑结构与材料研究所,浙江杭州 310058【正文语种】中文【中图分类】TV4311 研究背景由于混凝土具有抗拉强度低、韧性差和抗裂性能差等缺点，使得混凝土在荷载和自然环境的长期作用下，容易产生裂缝，从而影响结构的正常工作性能和使用寿命［1］。

混凝土开裂是水工结构中最普遍的病害，裂缝往往会引起渗漏溶蚀、钢筋锈蚀和冻融破坏，使结构的安全运行受到威胁。

2019年1月8日，在国家科学技术
奖励大会上，浙江大学建筑工程学院
徐世烺教授领衔的“重大工程结构安
全服役的高韧性纤维混凝土制备与
应用关键技术”获国家技术发明奖二
等奖。

徐世烺团队研发的这一“2.0版
本”高韧性混凝土，突破混凝土材料脆
性易裂、界面薄弱易裂、结构受拉开裂
三大瓶颈，在先进基础材料领域取得了
新的突破，为基础设施长期安全及实
现更长寿命贡献了中国智慧。

徐世烺在2018年度国家科技奖励大会现场先进基础材料——高韧性混凝土
——记2018年度国家技术发明奖二等奖获得者徐世烺
本刊记者　蔡 萌
如是说。

第25卷增刊II V ol.25 Sup.II 工 程 力 学 2008年 12 月 Dec. 2008ENGINEERING MECHANICS20———————————————收稿日期：2008-06-16基金项目：国家杰出青年科学基金项目(59625814)作者简介：*徐世烺(1953―)，男，湖北咸宁人，教授，博士，主要从事混凝土断裂力学理论与应用及新型材料与结构的研究工作(E-mail: slxu@)；赵艳华(1974―)，女，山西人，副教授，博士，主要从事混凝土断裂性能的研究工作(E-mail: zyhua74@).文章编号：1000-4750(2008)Sup.II-0020-14混凝土裂缝扩展的断裂过程准则与解析*徐世烺，赵艳华(大连理工大学土木水利学院，辽宁，大连116024)摘 要：该研究工作对混凝土这一多相的复合材料，通过实验和理论相结合的科学手段，建立了一套完整的描述混凝土裂缝发展的断裂理论以及分析方法。

根据实验观测结果提出了双K 断裂参数，可以反映混凝土裂缝发展特性。

在线形渐进叠加假定基础上，给出了双K 断裂参数的解析表达式。

根据分布于断裂过程区上粘聚力对裂缝扩展阻力的增强作用，得到了双K 断裂参数适用的解析解，并通过实验分析了各种可能因素对双K 断裂参数的影响。

在考虑粘聚力影响条件下，提出了裂缝扩展阻力的新K R 曲线，并将双K 断裂参数与之对应起来。

研究工作又通过能量的观点提出了与双K 断裂参数相对应的以能量释放率为参数的双G 断裂参数。

通过数值计算和实验分析证实了能量法和应力场法在描述混凝土断裂性能方面的等效性。

关键词：混凝土；断裂力学；断裂韧度；裂缝扩展；双K 断裂参数；新K R 阻力曲线；双G 断裂参数；裂缝粘聚力 中图分类号：TU528; O346.1 文献标识码：AANALYSIS AND CRITERION OF FRACTURE PROCESS FOR CRACKPROPAGATION IN CONCRETE*XU Shi-lang , ZHAO Yan-hua(School of Civil and Hydraulic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116024, China)Abstract: For concrete-like multi-phase materials, systematic theories and analysis methods of crack propagation were established by combing fracture theories and testing techniques. Double-K fracture parameters were therein introduced based on experimental observations, which could be used to characterize crack propagation. Based on the hypothesis of linear asymptotic superposition, an analytical expression for double-K fracture parameters was given, and a practical estimation of their values was also provided according to the reinforcement to the crack extension resistance by cohesive force acting along the fracture process zone. And experiments were conducted to examine some possible influence factors on double-K fracture parameters. A novel K R curve was presented to depict crack propagation resistance. Parallel to double-K fracture parameters, double-G fracture parameters in the form of energy release rate were put forward. Numerical calculation and experimental analysis verified that the two methods, stress intensity factor and energy release rate, are equivalent in describing fracture features of concrete.Key words: concrete; fracture mechanics; fracture toughness; crack propagation; double-K fracture parameters;new K R resistance curve; double-G fracture parameters; cohesive force断裂力学是研究结构裂缝发展规律的有效工具，其中适用于玻璃等脆性材料的线弹性断裂力学(LEFM)已发展的较为成熟和完善，针对金属的弹塑性断裂力学(EPFM)也有了长足的发展。

基金项目：国家自然科学基金（５０４３８０１０）、南水北调工程建设重大关键技术研究及应用（ＪＧＺＸＪＪ２００６－１３）作者简介：徐世烺，博士，教授收稿日期：２００７－０４－２６超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用徐世烺李贺东（大连理工大学海岸及近海工程国家重点实验室，辽宁大连１１６０２４）摘要：系统介绍超高韧性水泥基复合材料名称由来、分类、基本性能、材料设计方法及其在实际工程中的应用情况。

在基本性能部分，详细地介绍超高韧性水泥基复合材料高于混凝土的受压变形能力、在直接拉伸荷载作用下表现出显著的准应变硬化特征和产生多条细密裂缝的能力、在弯曲荷载作用下表现出的超高韧性和产生多条细密裂缝的能力、在剪切荷载作用下表现出具有明显延性特征的破坏模式、与钢筋的变形协调性能，简要介绍ＵＨＴＣＣ对缺口的不敏感性、显著的韧性断裂特征，以及约束收缩特性。

在材料设计方法部分，详细介绍准应变硬化模型、准应变硬化性能参数，以及材料中纤维、基体和界面各组分的选择。

在实际工程应用部分，介绍材料在提高结构耐久性、进行耐久性修补和在新型结构方面的应用，及其在新建、扩建工程中的使用情况。

最后简要分析超高韧性水泥基复合材料在工程中的应用前景，并结合国内外的研究现状提出进一步研究的方向。

关键词：超高韧性水泥基复合材料；聚乙烯醇纤维；应变硬化；耐久性；裂缝；修补中图分类号：ＴＵ５２８．５８文献标识码：Ａ文章编号：１０００－１３１Ｘ（２００８）０６－００４５－１６ＡｒｅｖｉｅｗｏｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｕｌｔｒａｈｉｇｈｔｏｕｇｈｎｅｓｓｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓＸｕＳｈｉｌａｎｇＬｉＨｅｄｏｎｇ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｓｔａｌａｎｄｏｆｆｓｈｏｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｕｌｔｒａｈｉｇｈｔｏｕｇｈｎｅｓｓｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ（ＵＨＴＣＣ），ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｂａｓｉｃｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｍａｔｅｒｉａｌｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｈｉｇｈｅｒｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｄｅｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙｔｈａｎｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｐｓｅｕｄｏｓｔｒａｉｎｈａｒｄｅｎｉｎｇａｎｄｍｕｌｔｉｐｌｅｃｒａｃｋｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓｕｎｄｅｒｕｎｉａｘｉａｌｔｅｎｓｉｌｅｌｏａｄｉｎｇ，ｕｌｔｒａｈｉｇｈｆｌｅｘｕｒａｌｄｅｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ，ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｕｃｔｉｌｅｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｕｎｄｅｒｓｈｅａｒｌｏａｄｉｎｇ，ａｎｄｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｄｅｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙｗｉｔｈｓｔｅｅｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎｏｎ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｔｏｎｏｔｃｈ，ｄｕｃｔｉｌｅｆｒａｃｔｕｒｅ，ｒｅｓｔｒａｉｎｅｄｓｈｒｉｎｋａｇｅｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｂｒｉｅｆ．Ｒｅｇａｒｄｉｎｇｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ，ｐｓｅｕｄｏｓｔｒａｉｎｈａｒｄｅｎｉｎｇｍｏｄｅｌ，ｐｓｅｕｄｏｓｔｒａｉｎｈａｒｄｅｎｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｉｃｅｓａｎｄｈｏｗｔｏｃｈｏｏｓｅｆｉｂｅｒ，ｍａｔｒｉｘａｎｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｆｏｒＵＨＴＣＣａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｓｕｃｈｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｓｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ，ｄｕｒａｂｌｅｒｅｐａｉｒｉｎｇ，ｕｓａｇｅｉｎｎｏｖｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｉｎｅｘｐａｎｓｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆＵＨＴＣＣａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｅｅｄｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｎｅｅｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＨＴＣＣ；ＰＶＡｆｉｂｅｒ；ｓｔｒａｉｎｈａｒｄｅｎｉｎｇ；ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ；ｃｒａｃｋ；ｒｅｐａｉｒＥ－ｍａｉｌ：ｓｌｘｕ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ土木工程学报ＣＨＩＮＡＣＩＶＩＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＪＯＵＲＮＡＬ第４１卷第６期２００８年６月Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．６Ｊｕｎ．２００８引言混凝土具有抗拉强度低、韧性差和开裂后裂缝宽度难以控制等缺点，因此，在传统的钢筋混凝土结构中，由于裂缝问题导致钢筋锈蚀而出现的工程事故经常发生，据有关工程单位的调查，我国建国后兴建的６０多座７０ｍ以上的混凝土坝均出现了程度不同的裂缝。

专利名称：一种采用超高韧性水泥基复合材料加固堆石坝混凝土面板的方法
专利类型：发明专利
发明人：徐世烺,王振宇,李庆华
申请号：CN201810119492.4
申请日：20180206
公开号：CN108316251A
公开日：
20180724
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种采用超高韧性水泥基复合材料(简称：UHTCC)加固堆石坝混凝土面板的方法，建立混凝土面板堆石坝的三维有限元模型，计算混凝土面板在设计运行水位下的应力分布；在有限元模型计算的基础上，对于面板混凝土应变大于混凝土开裂应变的区域增加超高韧性水泥基复合材料加固层，通过不断调整加固层的范围和厚度，使面板混凝土计算的应变小于开裂应变，从而确定最优的超高韧性水泥基复合材料的加固范围和加固厚度；在计算确定面板的加固范围和加固层厚度后，采用喷射工艺对混凝土面板进行加固。

本发明提出了一套先进的计算方法、采用超高韧性水泥基复合材料的喷射加固措施，能够显著提高复合面板的抗裂能力，具有广阔的应用前景。

申请人：浙江大学
地址：310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
国籍：CN
代理机构：杭州求是专利事务所有限公司
代理人：邱启旺
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建筑结构学报（增刊1）Journal of Building Structures （Supplementary Issue 1）基金项目：国家自然科学基金项目（50909015，50978043），国家重点基础研究发展计划（973计划）项目（2007CB714107），中国博士后科学基金资助项目（20090461166）。

作者简介：陈健云（1968—），男，辽宁大连人，工学博士，教授。

E-mail ：eerd001@dlut．edu．cn 收稿日期：2010年3月混凝土仿真材料断裂韧度的试验研究及分析陈健云1，范书立2，白卫峰2，赵锦华2，王建涌2（1．大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024；2．大连理工大学建设工程学部，辽宁大连116024）摘要：在SANS 型电液伺服万能试验机上对35个长方体混凝土仿真材料试件以单调静态加载的方式进行了标准三点弯曲梁试验，来测定其断裂韧度。

在试验基础上，比较系统地研究了仿真混凝土断裂韧度随时间、挠度的变化规律以及与常态混凝土相应参数的对比。

结果表明：仿真混凝土的应力强度因子在未达到强度前随养护时间的增加而不断增大；仿真混凝土的断裂韧度随缝高比a /w 的增大而减小；在相同缝高比a /w 的条件下，断裂韧度和断裂时的最大挠度呈线性上升的变化趋势；在相同的条件下，与常态混凝土断裂韧度值相比，其参数值普遍偏低。

关键词：仿真混凝土；材料试验；断裂韧度；强度因子中图分类号：TU502．6TU317．1文献标志码：AExperimental study on fracture toughness ofemulation concrete materialCHEN Jianyun 1，FAN Shuli 2，BAI Weifeng 2，ZHAO Jinhua 2，WANG Jianyong 2（1．State Key Lab of Coastal and Offshore Engineering ，Dalian University of Technology ，Dalian 116024，China ；2．Faculty of Infrastructure Engineering ，Dalian University of Technology ，Dalian 116024，China ）Abstract ：The three-point bending beam tests of 35cuboids emulation concrete specimens under static uniaxial loading conditions are performed on the SANS electrofluid servo-universal machine to measure the fracture toughness．On the basis of experiments ，the relationships between the fracture toughness and cured age ，as well as bending deflections are studied systematically and compared with conventional concrete material．The results show that the stress intensify factor of the emulation concrete increases with the increase of the cured age ，while the fracture toughness of emulation concrete material tends to decrease with the increase of a /w ．With the same a /w ，the fracture toughness is a linear increasing function．Compared with conventional material ，the values of parameters for the emulation concrete materials are all lower under the same conditions．Keywords ：emulation concrete materials ；material testing ；fracture toughness ；stress intensity factor0引言随着数值分析技术的发展，越来越多的问题可以直接采用数值仿真分析的方法加以解决。

混凝土断裂韧性试验研究及应用混凝土是一种广泛应用于建筑和基础工程中的材料，其性能对于工程结构的安全和可靠性至关重要。

而混凝土的断裂韧性则成为评估其抗裂性能的指标之一。

本文将深入探讨混凝土断裂韧性试验的研究和应用。

一、混凝土断裂韧性的定义与重要性（100字）混凝土的断裂韧性是指混凝土在受到外力作用下出现裂缝时能够继续承载荷载的能力。

这个指标对于评估混凝土的结构性能、耐久性以及工程结构的安全性具有重要意义。

通过研究混凝土的断裂韧性，可以提高混凝土结构的抗裂能力，延缓裂缝扩展速度，确保结构的使用寿命。

二、混凝土断裂韧性试验的研究方法（300字）为了评估混凝土的断裂韧性，研究者们开展了一系列的试验方法。

其中最为常见的试验方法包括拉伸试验、三点弯曲试验和剪切试验。

1. 拉伸试验拉伸试验是评估混凝土的抗拉性能和断裂韧性的常用方法。

通过施加拉力，研究者可以观察到混凝土试件在出现裂缝后的承载能力。

在拉伸试验中，研究者通常使用标准拉伸试验机，施加恒定的拉力，同时记录试件的变形和载荷变化。

通过测量载荷-位移曲线，可以确定混凝土的弹性模量、断裂韧性等参数。

2. 三点弯曲试验三点弯曲试验是评估混凝土断裂韧性的另一常见方法。

在这个试验中，研究者将混凝土试件放置在两个支撑点之间，然后施加向下的负载。

通过观察混凝土试件的裂缝形态和载荷-位移曲线，可以评估混凝土的抗弯性能和断裂韧性。

3. 剪切试验剪切试验是研究混凝土的剪切行为和断裂韧性的一种方法。

在剪切试验中，研究者通常使用剪切试验机，施加相对运动的剪切力。

通过观察混凝土试件的裂缝形态和载荷-位移曲线，可以评估混凝土的抗剪性能和断裂韧性。

三、混凝土断裂韧性试验研究的应用（500字）混凝土断裂韧性试验的研究在工程领域有着广泛的应用。

下面将分别从结构设计、材料改进以及耐久性评估三个方面介绍这些应用。

1. 结构设计混凝土断裂韧性试验可以为结构设计提供重要的依据。

在进行结构设计时，了解混凝土的断裂韧性可以帮助工程师选择合适的材料和设计适当的结构要求。