陳徐東，王佳佳，田華軒

(河海大學(xué) 土木與交通學(xué)院，南京 210098)

最近幾年，人們對(duì)橡膠自密實(shí)混凝土的疲勞特性表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的興趣。由于人類對(duì)混凝土材料耐久性需求，要求混凝土在循環(huán)荷載下也能正常使用，因此重復(fù)荷載對(duì)橋梁及路面等混凝土建筑物的強(qiáng)度影響是一個(gè)值得探究的問(wèn)題。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到即使較低的重復(fù)荷載也能使高強(qiáng)度混凝土內(nèi)部出現(xiàn)斜裂縫，最終發(fā)生疲勞破壞。另一方面，世界自然資源的過(guò)度消耗量和工業(yè)垃圾的累積量都在急劇增長(zhǎng)，這些都要求我們?cè)诮ㄖ袠I(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路。然而用廢棄物(例自密實(shí)混凝土是一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，其特點(diǎn)是能夠在不借助外部機(jī)械振搗下使混凝土達(dá)到密實(shí)[1]。同時(shí)自密實(shí)混凝土相比傳統(tǒng)混凝土，有三大優(yōu)勢(shì)：節(jié)能、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保。提高自密實(shí)混凝土可持續(xù)性的途徑之一是用工業(yè)廢棄材料部分替代混凝土的自然原料，例如：火山灰、大理石粉塵、再生骨料、硅石粉塵、廢橡膠、玻璃骨料和粉煤灰等[2-5]。

目前，世界上廢舊橡膠的年產(chǎn)量約2 000萬(wàn)噸，日益增加的廢棄橡膠處理問(wèn)題關(guān)系到全球環(huán)境及資源問(wèn)題，合理回收利用這些廢舊橡膠具有重要意義。由于橡膠自密實(shí)混凝土具有較大的延展性、抗疲勞性和抗沖擊性能等優(yōu)點(diǎn)[6-9]，已經(jīng)被應(yīng)用到混凝土橋板及路面等領(lǐng)域，每天都要承受幾百萬(wàn)次以上的重復(fù)荷載。雖然在混凝土中摻入橡膠廢料(橡膠粉和輪胎片)會(huì)導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度顯著降低[10-12]，但是可以提高混凝土其他方面的性能，如耐磨、耐沖擊[13]，和振動(dòng)的吸收和延展性。Turatsinze等[14]通過(guò)試驗(yàn)觀察到，與基準(zhǔn)混凝土相比，橡膠混凝土的斷裂特征有所改善。Ling等人[15]認(rèn)為在混凝土中摻入橡膠粉末可以提高混凝土路面板的耐沖擊性能。一些研究也指出通過(guò)在混凝土中摻入橡膠可以減少混凝土的易脆性，提高混凝土吸收外界能量的能力[16-17]。Sukontasukkul和Chaikaew[18]觀察到當(dāng)用橡膠顆粒以10%和20%的比例分別代替細(xì)骨料和粗骨料時(shí)，混凝土試樣的韌度會(huì)顯著增加。Gupta等[19]試驗(yàn)了橡膠纖維對(duì)混凝土性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在混凝土中摻入橡膠可以提高混凝土的抗沖擊性能。Sibal等[20]認(rèn)為在瀝青混凝土中加入橡膠可提高其疲勞性能，并且采用橡膠瀝青混凝土可使混凝土的路面厚度降低。羅素蓉等[21]對(duì)摻入橡膠顆粒的橡膠自密實(shí)混凝土和自密實(shí)混凝土斷裂特性的差別進(jìn)行了討論，并考慮了不同橡膠顆粒摻量對(duì)橡膠自密實(shí)混凝土產(chǎn)生的影響。另外聲發(fā)射技術(shù)作為一種實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于研究混凝土的損傷破壞過(guò)程[22]。

本文對(duì)橡膠自密實(shí)混凝土的疲勞破壞行為進(jìn)行系統(tǒng)分析，對(duì)橡膠自密實(shí)混凝土進(jìn)行了疲勞荷載試驗(yàn)，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果和理論分析建立了橡膠自密實(shí)混凝土疲勞破壞的數(shù)學(xué)模型，并使用聲發(fā)射技術(shù)監(jiān)測(cè)了橡膠自密實(shí)混凝土梁裂縫發(fā)展特性，對(duì)聲發(fā)射的振鈴計(jì)數(shù)、能量和b值變化進(jìn)行分析，討論了橡膠自密實(shí)混凝土循環(huán)加載過(guò)程中聲發(fā)射信號(hào)特征參數(shù)反映的裂縫發(fā)展情況。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試件準(zhǔn)備

試驗(yàn)中所用的試件的摻合料及用量如表1所示。試驗(yàn)中使用的原料有硅酸鹽水泥、砂(密度為2 600 kg/m3)、粉煤灰、硅灰、橡膠顆粒及碎石子，其中橡膠顆粒粒徑為0.5 mm，密度1 060 kg/m3，橡膠顆粒含量占砂總體積的10%。試驗(yàn)中所使用的橡膠自密實(shí)混凝土的水灰比為0.519，砂率為53%。在橡膠自密實(shí)混凝土制備過(guò)程中，根據(jù)中華人民共和國(guó)JGJ/T283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，對(duì)自密實(shí)混凝土的填充性、間隙通過(guò)性以及抗離析性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，利用坍落擴(kuò)展度和擴(kuò)展時(shí)間T500來(lái)衡量橡膠自密實(shí)混凝土的填充性，利用擴(kuò)展度與J環(huán)擴(kuò)展度的差值來(lái)評(píng)價(jià)間隙通過(guò)性，利用離析率測(cè)量桶測(cè)得離析率準(zhǔn)確評(píng)價(jià)橡膠自密實(shí)混凝土的工作性能，測(cè)得T500為3 s，坍落度為695 mm，J環(huán)擴(kuò)展度為673 mm，離析率為5.4%，可以看出本試驗(yàn)配制的橡膠自密實(shí)混凝土的工作性能滿足自密實(shí)的要求。靜態(tài)彎拉試驗(yàn)和疲勞彎拉試驗(yàn)所使用的試樣尺寸都為100 mm×100 mm×400 mm，在跨中預(yù)制40 mm深的裂縫，其中靜態(tài)彎拉試驗(yàn)需要3個(gè)試件，疲勞彎拉試驗(yàn)需要18個(gè)試件，一共需配制21個(gè)試件。試驗(yàn)試樣分2批次澆筑，每批都包括11個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎拉試驗(yàn)試樣和6個(gè)尺寸為100 mm×100 mm×100 mm的立方體試樣。這些立方體試樣用于測(cè)試每批混凝土澆筑28天后的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和彈性模量。所有試樣澆筑24 h后脫模，然后放在水箱中養(yǎng)護(hù)。為了避免梁式試樣彎拉強(qiáng)度在自然環(huán)境中增強(qiáng)，所有梁式試樣都在水里養(yǎng)護(hù)至少60天，養(yǎng)護(hù)溫度為20 ℃，直到進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。立方體試樣28天后的抗壓強(qiáng)度為31.46 MPa，抗拉強(qiáng)度為2.29 MPa，彈性模型為30.46 MPa。

表1 混凝土配合比

1.2 靜態(tài)彎拉試驗(yàn)

為了確定橡膠自密實(shí)混凝土梁的靜態(tài)彎拉強(qiáng)度，首先采用液壓閉環(huán)伺服材料試驗(yàn)機(jī)MTS322試驗(yàn)裝置對(duì)預(yù)制裂縫梁式試樣進(jìn)行靜態(tài)彎拉試驗(yàn)。選取3個(gè)試樣進(jìn)行靜態(tài)彎拉試驗(yàn)，取三次的平均值為平均靜態(tài)彎拉強(qiáng)度。靜態(tài)彎拉試驗(yàn)采用裂縫張開(kāi)口位移CMOD進(jìn)行控制，控制速率為0.001 mm/s。試驗(yàn)還使用直線位移傳感器LVTD監(jiān)測(cè)了混凝土試樣跨中預(yù)制裂縫上部?jī)蓚€(gè)側(cè)面的垂直位移(撓度δ)。試驗(yàn)裝置如圖1(a)所示。一些典型的P-CMOD曲線如圖1(b)所示。

1.3 疲勞彎拉試驗(yàn)

采用液壓閉環(huán)伺服材料試驗(yàn)機(jī)MTS322試驗(yàn)裝置對(duì)預(yù)制裂縫梁式試樣進(jìn)行疲勞彎拉試驗(yàn)，同時(shí)采用美國(guó)PAC公司研制的八通道的SAMOSTM聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裂縫的開(kāi)展情況，試驗(yàn)裝置如圖1(a)所示。聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)的門檻值設(shè)為35 dB，前置增益為35 dB，濾波頻率為1～60 kHz。疲勞彎拉測(cè)試是在不同的應(yīng)力水平S(S=fmax/fr,fmax為最大疲勞應(yīng)力，fr為靜態(tài)彎拉強(qiáng)度)和應(yīng)力比R(R=fmin/fmax，fmin為最小疲勞應(yīng)力)下進(jìn)行的，橡膠自密實(shí)混凝土梁的疲勞彎拉試驗(yàn)一共有6種工況，分別為S=0.95,R=0.1;S=0.95,R=0.2;S=0.9,R=0.1;S=0.9,R=0.2;S=0.85,R=0.1;S=0.85,R=0.2，對(duì)應(yīng)工況的編號(hào)為B12-1、B12-2、B12-3、B12-4、B12-5、B12-6，每種工況下的疲勞彎拉試驗(yàn)重復(fù)三次。為了在合理的時(shí)間范圍內(nèi)完成各個(gè)試樣的疲勞試驗(yàn)，加載頻率為2 Hz，采用裂縫張開(kāi)口位移CMOD進(jìn)行控制，控制速率為0.001 mm/s。每個(gè)試件在不同的應(yīng)力水平和應(yīng)力比下進(jìn)行的從開(kāi)始到破壞的循環(huán)次數(shù)記為疲勞壽命N。在常幅循環(huán)荷載下預(yù)制裂縫長(zhǎng)度混凝土梁的一些典型的荷載P與CMOD曲線如圖2所示。由于疲勞試驗(yàn)是一個(gè)周期很長(zhǎng)的試驗(yàn)過(guò)程，所以把200萬(wàn)次疲勞加載作為試驗(yàn)上限。即無(wú)論試件破壞還是疲勞壽命N達(dá)到設(shè)定的上限，疲勞試驗(yàn)即終止?；炷猎嚇釉诓煌诤奢d工況下的破壞形態(tài)如圖3所示，疲勞破壞斷裂面由于橡膠顆粒填充了孔隙，斷裂面比較致密，沒(méi)有大量的孔隙出現(xiàn)。

(a)試驗(yàn)裝置圖

圖2 典型的P-CMOD曲線

圖3 典型的試樣破壞形式

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 斷裂韌度的計(jì)算

對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)的整理和計(jì)算，Shah等[23]對(duì)混凝土斷裂參數(shù)進(jìn)行了研究，使用公式(1)來(lái)計(jì)算楊氏模量E。

(1)

式中:Ci是初始柔度, 通過(guò)P-CMOD曲線用公式(2)計(jì)算得到。d為混凝土試件的高度，b為混凝土試件的寬度。a0是預(yù)制裂縫的初始長(zhǎng)度。

(2)

這里的CMODi和Pi分別是P-CMOD曲線的初始值。公式(3)中的V1(α)用式(3)表示。

(3)

其中α=(a0+h0)/(d+h0)，h0為刀口薄鋼片的厚度。結(jié)合上面的表達(dá)式關(guān)系可以計(jì)算出裂縫長(zhǎng)度的變化過(guò)程量，如方程式(4)所示。

(4)

(5)

這里的F(α)是關(guān)于α的函數(shù)，如下所示：

(6)

其中

(7)

計(jì)算得到的橡膠自密實(shí)混凝土梁的斷裂韌度KIC為39.110 N/mm3/2，有效裂縫長(zhǎng)度ac為49.999 mm。

2.2 預(yù)測(cè)模型

對(duì)循環(huán)加載試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)在初始循環(huán)加載時(shí)試樣內(nèi)部就已經(jīng)開(kāi)始產(chǎn)生微裂隙，隨著加載循環(huán)的進(jìn)行，在試樣中間區(qū)域逐漸生成一條主裂縫，最終導(dǎo)致疲勞破壞。當(dāng)應(yīng)力比較高時(shí)，在第一條可見(jiàn)裂縫產(chǎn)生后，試件破壞幾乎是立即發(fā)生的。然而，當(dāng)應(yīng)力水平較低時(shí)，即使第一條可見(jiàn)裂縫產(chǎn)生，試件也可以承受持續(xù)的疲勞循環(huán)加載，其斷裂時(shí)的裂縫張開(kāi)口和撓度的位移都比較明顯。

對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，首先對(duì)受疲勞荷載的混凝土梁的柔度進(jìn)行標(biāo)定，得到了柔度與裂縫長(zhǎng)度之間的表達(dá)式，如式(8)所示。圖5展示了裂縫長(zhǎng)度的擴(kuò)展與疲勞次數(shù)的關(guān)系,說(shuō)明了隨著應(yīng)力水平和應(yīng)力比的增加，梁的循環(huán)加載的次數(shù)減少，裂縫長(zhǎng)度的增長(zhǎng)在達(dá)到破壞之前的一段時(shí)間里都是比較穩(wěn)定的，裂縫長(zhǎng)度增長(zhǎng)得比較緩慢，當(dāng)達(dá)到破壞條件時(shí)，裂縫長(zhǎng)度就會(huì)突然增加。而在應(yīng)力水平比較高的條件下，反應(yīng)的效果不明顯，因?yàn)閼?yīng)力水平高的情況下，試件很快就達(dá)到了破壞條件而斷裂。圖6展示了KIn/KIC(KIn代表第n次循環(huán)后的應(yīng)力強(qiáng)度因子)與疲勞次數(shù)的關(guān)系。從圖中可以明顯的觀察到試件達(dá)到破壞的條件，應(yīng)力水平比較高的情況下也可以觀察到。KIn/KIC與疲勞次數(shù)之間有著明顯的關(guān)系，因此對(duì)它們兩個(gè)之間的關(guān)系進(jìn)行了討論。

圖4 裂縫長(zhǎng)度/試樣高度與柔度的關(guān)系曲線

圖5 不同加載工況下裂縫長(zhǎng)度與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系曲線

圖6 不同加載工況下KIn/KIC與循環(huán)次數(shù)對(duì)數(shù)的關(guān)系曲線

(8)

(R2=0.999)

圖7可以看出疲勞壽命與應(yīng)力水平和應(yīng)力比的關(guān)系，疲勞壽命的對(duì)數(shù)lgN與應(yīng)力水平S基本成線性關(guān)系，不同的兩個(gè)應(yīng)力比R的lgN-S曲線基本平行，因此可以說(shuō)明lgN與R之間存在函數(shù)關(guān)系。發(fā)現(xiàn)lg(n)與KIn/KIC符合冪函數(shù)關(guān)系，因此可以令lg(n)與KIn/KIC滿足式(9)，然后通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)式(9)中的參數(shù)a、b、c進(jìn)行擬合。參數(shù)a、b、c為S和R的函數(shù)，最后得到lg(n)與KIn/KIC的關(guān)系表達(dá)式。

圖7 不同應(yīng)力比下疲勞壽命與應(yīng)力水平的關(guān)系曲線

(9)

(10)

(R2=0.963 4)

b=723.7-1 019R-1 487×…

S+1 027RS+754.6S2

(11)

(R2=0.995 9)

c=-9.43S+11.58

(12)

(R2=0.923 1)

觀察圖8所示，可以看出，模型預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，說(shuō)明損傷預(yù)測(cè)模型對(duì)于不同應(yīng)力水平和應(yīng)力大小的試件，預(yù)測(cè)其損傷過(guò)程是可靠的。

圖8 試驗(yàn)結(jié)果與模型結(jié)果對(duì)比圖

2.3 聲發(fā)射數(shù)據(jù)分析

聲發(fā)射現(xiàn)象是由混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫時(shí)局部能量快速釋放而產(chǎn)生的瞬態(tài)彈性波引起的。當(dāng)混凝土發(fā)生斷裂或損傷加劇時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)的彈性應(yīng)力波，類似波形可以通過(guò)聲發(fā)射儀器進(jìn)行采集。在進(jìn)行混凝土損傷評(píng)價(jià)時(shí)，其內(nèi)部損傷程度通常與聲發(fā)射信號(hào)強(qiáng)弱的程度是直接相關(guān)的。聲發(fā)射基本特征參數(shù)包括累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)、信號(hào)幅值、持續(xù)時(shí)間、能量等。聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度主要由幅值、能量等特征參數(shù)來(lái)表述，代表每個(gè)單一聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱特征，幅值越大、能量越高表明信號(hào)強(qiáng)度越大，混凝土損傷程度越大；活度由單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)生的振鈴計(jì)數(shù)或累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)曲線來(lái)表述，代表聲發(fā)射信號(hào)源的活動(dòng)程度，反映缺陷如裂紋的實(shí)時(shí)變化和發(fā)展情況，累計(jì)振鈴計(jì)數(shù)增長(zhǎng)越快表明信號(hào)活度越大，說(shuō)明損傷發(fā)展速率越大。本節(jié)通過(guò)分析橡膠自密實(shí)混凝土在疲勞試驗(yàn)的不同階段產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度和活度特征，評(píng)價(jià)其疲勞損傷發(fā)展情況和疲勞性能。

由圖9可知，橡膠自密實(shí)混凝土的累積振鈴計(jì)數(shù)-時(shí)間曲線可以區(qū)分為典型的3個(gè)階段。從循環(huán)加載開(kāi)始到疲勞壽命的1%時(shí)間內(nèi)，曲線斜率較大，聲發(fā)射信號(hào)活度高；在疲勞壽命的1%到98%時(shí)間范圍內(nèi)，橡膠混凝土的撞擊總數(shù)增長(zhǎng)緩慢，曲線斜率很小；從疲勞壽命的98%到破壞，撞擊總數(shù)再次出現(xiàn)迅速增長(zhǎng)趨勢(shì)，這是因?yàn)殡S著循環(huán)次數(shù)的增加，疲勞荷載產(chǎn)生的能量除了部分被橡膠顆粒吸收外，其余的能量將不斷地在裂紋尖端累積，當(dāng)能量累積到一定程度時(shí)裂紋迅速擴(kuò)展、交錯(cuò)搭接和相互貫通形成宏觀裂紋，最后導(dǎo)致橡膠自密實(shí)混凝土的宏觀破壞。并且隨著應(yīng)力水平S的提高，聲發(fā)射信號(hào)的撞擊總數(shù)減少。這是由于應(yīng)力水平越高時(shí)，疲勞循環(huán)的加載值越大，對(duì)應(yīng)試件的疲勞壽命越短，混凝土破壞越迅速。因此，與低應(yīng)力水平條件相比，高應(yīng)力水平條件下聲發(fā)射信號(hào)活度更小。

(a)S=0.95, R=0.1

疲勞實(shí)驗(yàn)中橡膠自密實(shí)混凝土自循環(huán)加載到試件最終破壞過(guò)程中實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)的幅度-時(shí)間圖如圖10所示。從圖可以看出：隨著應(yīng)力水平S的增大，聲發(fā)射信號(hào)的幅值隨時(shí)間的分布逐漸稀疏，信號(hào)量相對(duì)較少，說(shuō)明在應(yīng)力水平越低的情況下，聲發(fā)射的探頭接受的信號(hào)越多，橡膠自密實(shí)混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的裂縫越多，橡膠自密實(shí)混凝土梁的損傷疲勞損傷程度更大。這一分布特征與累積振鈴計(jì)數(shù)-時(shí)間曲線一致，進(jìn)一步證明低應(yīng)力水平條件下聲發(fā)射信號(hào)活度和混凝土疲勞損傷程度更大。對(duì)于橡膠自密實(shí)混凝土在不同應(yīng)力水平下，當(dāng)臨近破壞時(shí)，往往出現(xiàn)接近90 dB的高強(qiáng)信號(hào)，該信號(hào)是由混凝土基體的宏觀開(kāi)裂及骨料斷裂的破壞機(jī)制引起的，說(shuō)明混凝土疲勞斷裂時(shí)損傷程度最大。

(a)S=0.95, R=0.1

b值是用于表征地震的震級(jí)-頻度關(guān)系的參數(shù)，1941年經(jīng)Gutenberg等[24]進(jìn)一步明確和推廣應(yīng)用。如今b值的研究己不局限于地震領(lǐng)域，在巖石混凝土等材料中也有了廣泛的應(yīng)用。人們把混凝土受力破壞中的聲發(fā)射(AE)事件當(dāng)作地震活動(dòng)(微震)，通過(guò)研究不同條件下混凝土損傷破壞過(guò)程中AE的b值變化規(guī)律，揭示混凝土失穩(wěn)破壞的前兆特征。在b值理論中，對(duì)于頻率較低的AE事件，其幅值較高，相反頻率高的AE事件幅值較低。因此Richter通過(guò)計(jì)算幅值分布斜率即b值統(tǒng)計(jì)AE事件的幅值分布規(guī)律。b值表達(dá)式為:

lgN=a-blgAmV

(13)

式中:N為AE信號(hào)峰值幅值大于A時(shí)的累計(jì)AE事件數(shù)，mV;a為經(jīng)驗(yàn)常數(shù);b為不同幅值的AE事件分布斜率。

本研究采用的計(jì)算方法為最小二乘法，基于自行編寫的matlab程序計(jì)算b值。在應(yīng)力比為0.1，應(yīng)力水平分別為0.95，0.90，0.85時(shí)，b值與時(shí)間的關(guān)系如圖11所示。

圖11 應(yīng)力比為0.1時(shí)b值與時(shí)間的關(guān)系曲線

在應(yīng)力比為0.2，應(yīng)力水平分別為0.95，0.90，0.85時(shí)，b值與時(shí)間的關(guān)系如圖12所示。

圖12 應(yīng)力比為0.2時(shí)b值與時(shí)間的關(guān)系曲線

加載初期，試件內(nèi)部的聲發(fā)射信號(hào)并不多，b值會(huì)有輕微的減小，無(wú)明顯變化趨勢(shì)，試件內(nèi)部的破壞以小尺度為主。加載中后期，b值會(huì)出現(xiàn)一段明顯的增長(zhǎng)，說(shuō)明此段時(shí)間試件內(nèi)部以微裂紋擴(kuò)展為主，微裂紋擴(kuò)展迅速。當(dāng)試件臨近破壞時(shí)，會(huì)出現(xiàn)b值的突降，這說(shuō)明了疲勞往復(fù)荷載會(huì)對(duì)試件造成損傷，并不斷累積導(dǎo)致裂縫不斷開(kāi)展，直到宏觀大裂縫形成，試件突然破壞。試件的破壞分三個(gè)階段，第一個(gè)階段是b值下降階段，表明有一定程度的大裂紋擴(kuò)展，釋放出較多應(yīng)變能；第二個(gè)階段是b值的波動(dòng)階段，表明此時(shí)橡膠自密實(shí)混凝土梁內(nèi)部的裂紋生長(zhǎng)以微裂紋擴(kuò)展為主；第三階段是b值得快速下降階段，表明大裂紋開(kāi)始擴(kuò)展，應(yīng)變能開(kāi)始劇烈釋放，即試件破壞。這與前面描述的振鈴計(jì)數(shù)得出的結(jié)果相同。

3 結(jié) 論

本文在試驗(yàn)和理論分析的基礎(chǔ)上，研究了橡膠自密實(shí)混凝土的斷裂性能，以及斷裂損傷的預(yù)測(cè)模型，并結(jié)合聲發(fā)射技術(shù)分析了橡膠自密實(shí)混凝土的斷裂過(guò)程，得出的主要結(jié)論如下所示：

(1)KIn/KIC與疲勞次數(shù)的對(duì)數(shù)之間存在著冪函數(shù)的數(shù)學(xué)關(guān)系，疲勞壽命的對(duì)數(shù)與應(yīng)力水平和應(yīng)力比之間存在著線性的關(guān)系。文中建立的損傷預(yù)測(cè)模型可以很好地模擬橡膠自密實(shí)混凝土的疲勞破壞。

(2)利用聲發(fā)射分析了橡膠混凝土疲勞破壞過(guò)程。其累積振鈴計(jì)數(shù)隨時(shí)間變化發(fā)展呈現(xiàn)出三階段特點(diǎn):從加載開(kāi)始到疲勞壽命的1%時(shí)間段為線性發(fā)展階段，對(duì)應(yīng)于混凝土的裂紋引發(fā)和萌生階段；從疲勞壽命的1%～98%時(shí)間段為平穩(wěn)發(fā)展階段，幅度隨時(shí)間變化分布松散，對(duì)應(yīng)于混凝土的裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展階段；從疲勞壽命的98%到最終疲勞破壞為線性階段；對(duì)應(yīng)于混凝土的裂縫失穩(wěn)擴(kuò)展階段。并對(duì)比不同應(yīng)力水平下聲發(fā)射信號(hào)的幅值隨時(shí)間的分布，進(jìn)一步證明低應(yīng)力水平條件下聲發(fā)射信號(hào)活度和混凝土疲勞損傷程度更大。