混凝土靜態(tài)破裂參數(shù)試驗研究及數(shù)值模擬.pdf

1、靜態(tài)破碎劑(Soundless Cracking Agent簡稱SCA)，是一種高膨脹性能的顆粒狀粉末。按照一定的水劑比與水拌合后填充到被破裂體中，水化反應(yīng)的進行會導(dǎo)致體積膨脹，當(dāng)產(chǎn)生的膨脹力大于被破裂體的極限抗拉強度時，破裂體產(chǎn)生裂縫，破裂。靜態(tài)破碎技術(shù)在大理石的開采，臨時建筑物的拆除，硬巖開挖等工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
　　論文分析了靜態(tài)破碎劑的膨脹過程，研究了相同氣溫和拌合水溫下不同水劑比對靜態(tài)破碎劑體積膨脹率和反應(yīng)溫度的影

2、響，綜合考慮現(xiàn)場施工的情況，取合理的水劑比研究了靜態(tài)破碎劑在6種氣溫（6℃、10℃、13℃、16℃、19℃和22℃）和3種水溫(20℃、30℃、40℃)下的膨脹性能，獲得了體積膨脹率和拌合物溫度—時間曲線。試驗觀察到靜態(tài)破碎劑膨脹時可分為拌合物硬化、裂紋擴展、體積快速膨脹和膨脹速度減慢四個過程。拌合物溫度—時間曲線分為溫度迅速上升、恒溫、繼續(xù)上升和下降四個階段。通過對比不同水劑比的體積膨脹率，得出水劑比為0.30時膨脹效果較好，氣溫為1

3、6℃時體積膨脹率較大。采用高水溫拌合可加快靜態(tài)破碎劑的膨脹過程。
　　為研究布孔方式（梅花形和方格形）、靜態(tài)破碎劑灌注方式（整體灌注和逐排灌注）以及孔內(nèi)預(yù)留PVC管對破裂效果的影響，進行尺寸為1000mm×700mm×500mm的混凝土試件在不同破裂參數(shù)條件下的靜態(tài)破裂試驗，得到了破裂前后混凝土表面的應(yīng)變—時間曲線，并對混凝土破裂前后應(yīng)變的變化規(guī)律進行了分析。試驗得出，試件破裂過程分為裂縫起裂，裂縫穩(wěn)定擴展以及裂縫失穩(wěn)擴展三個階段

4、，當(dāng)以逐排灌注靜態(tài)破碎劑的方式破裂混凝土?xí)r，混凝土?xí)鹋牌屏?，裂縫大多出現(xiàn)在同一排的鉆孔連線上，少部分出現(xiàn)在同一列的鉆孔連線或其他位置，且新出現(xiàn)的裂縫有向之前出現(xiàn)的裂縫擴展的趨勢。由應(yīng)變—時間曲線可以看出，位于同排鉆孔連線上和鉆孔最小抵抗線位置的混凝土受拉應(yīng)力作用，應(yīng)變上升?；炷疗鹆褧r，位于裂縫尖端的應(yīng)變變化較快，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，位于裂縫兩邊的應(yīng)變—時間曲線在裂縫出現(xiàn)前后會出現(xiàn)兩個拐點，一次為混凝土起裂的拐點，一次為開裂后應(yīng)力釋放出

5、現(xiàn)的拐點。膨脹力主要用于裂縫的擴展，位于孔周邊自由面的應(yīng)變變化基本一致。當(dāng)前一排灌注靜態(tài)破碎劑時，產(chǎn)生的膨脹力對后一排的應(yīng)變影響較小，當(dāng)前一排開裂時，發(fā)生應(yīng)力釋放，會對下一排產(chǎn)生影響。
　　使用ANSYS對靜態(tài)破碎劑在不同布孔條件下的應(yīng)力場進行了數(shù)值模擬，得到了在不同布孔條件下應(yīng)力場的分布規(guī)律。對不同靜態(tài)破碎劑灌注方式下混凝土的破裂過程進行了數(shù)值模擬，得到了不同灌注方式情況下裂縫擴展規(guī)律和應(yīng)變變化規(guī)律。數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果較為一