李巖

摘 要：將靜態(tài)破碎劑在相同用量及相同拌合水溫條件下，倒入強(qiáng)度等級(jí)分別為C20、C30、C40的混凝土預(yù)留孔中進(jìn)行靜態(tài)破碎試驗(yàn)，觀察混凝土表面裂縫的擴(kuò)展情況并記錄反應(yīng)過(guò)程中混凝土外表面應(yīng)變變化規(guī)律。結(jié)果表明：隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，混凝土外表面開始出現(xiàn)裂縫的時(shí)間逐漸推遲，裂縫擴(kuò)展的寬度以及混凝土外表面出現(xiàn)裂縫的條數(shù)都隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而逐漸縮小和減少。在反應(yīng)過(guò)程中，隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，混凝土外表面的應(yīng)變出現(xiàn)明顯波動(dòng)的時(shí)間逐漸滯后，不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土的四個(gè)側(cè)面中，始終有一個(gè)側(cè)面產(chǎn)生拉應(yīng)變，其余三個(gè)側(cè)面產(chǎn)生壓應(yīng)變。

關(guān)鍵詞：靜態(tài)破碎劑；水劑比；膨脹

中圖分類號(hào)：TU751.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-1098（2014）03-0021-04

靜態(tài)破碎劑是一種利用材料膨脹力達(dá)到破碎切割脆性介質(zhì)的新材料[1-2]，可廣泛應(yīng)用于巖石或者混凝土的破碎，具有無(wú)沖擊波，無(wú)震動(dòng)，無(wú)飛石，無(wú)噪音等特點(diǎn)。本試驗(yàn)是研究靜態(tài)破碎劑在相同用量，相同的拌合水溫度條件下，倒入不同強(qiáng)度的混凝土預(yù)留孔洞中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，觀察靜態(tài)破碎劑的膨脹，混凝土的開裂，裂縫的擴(kuò)展特性，分析應(yīng)變片所采集到的應(yīng)變數(shù)值變化特點(diǎn)等[3-4]。

1 不同強(qiáng)度的混凝土靜態(tài)開裂試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)首先制作強(qiáng)度等級(jí)為C20、C30、C40的標(biāo)準(zhǔn)混凝土立方體試塊各三個(gè)，養(yǎng)護(hù)28天后量好尺寸，用沖擊鉆在混凝土立方體上表面中心打一個(gè)直徑為24 mm的圓孔，圓孔貫穿立方體試塊上下表面。用砂紙打磨混凝土試塊的四個(gè)側(cè)面，使其四個(gè)側(cè)面平整，隨后在四個(gè)側(cè)面中心涂抹一層502膠，將應(yīng)變片平整貼上，表面再覆蓋保鮮膜，以避免灰塵落到應(yīng)變片上造成測(cè)量不準(zhǔn)，將四個(gè)應(yīng)變片分別命名為1、2、3、4號(hào)應(yīng)變片，四個(gè)應(yīng)變片所對(duì)應(yīng)的裂縫也就命名為1、2、3、4號(hào)裂縫，用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片連接情況，確保無(wú)短路和斷路，最后將應(yīng)變片連接到Y(jié)E2538 程控靜態(tài)應(yīng)變儀上。用20 ℃自來(lái)水配置水劑比為0.3的靜態(tài)破碎劑混合液倒入混凝土中心圓孔中，試驗(yàn)開始計(jì)時(shí)，每隔10 s記錄一次應(yīng)變儀上的數(shù)值，用游標(biāo)卡尺測(cè)量混凝土表面裂縫的寬度，觀察混凝土試塊表面變化。

1.2 混凝土裂縫-時(shí)間曲線結(jié)果分析

通過(guò)三組對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)把靜態(tài)破碎劑溶液倒入混凝土內(nèi)部時(shí)反應(yīng)立刻進(jìn)行，靜態(tài)破碎劑內(nèi)部的熱量完全被混凝土所吸收，用手去觸摸靜態(tài)破碎劑，幾乎和混凝土表面的溫度相同，破碎劑溫度的下降使得反應(yīng)效果明顯變慢，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，靜態(tài)破碎劑溶液開始膨脹，部分溶液從混凝土試塊中間的圓孔中溢出?；炷恋牧芽p-時(shí)間曲線如圖1～圖3所示。

由圖1可知，C20混凝土表面最后出現(xiàn)三條可見裂縫。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到336 min時(shí)，首先在C20混凝土的表面觀察到一條可見細(xì)裂縫，此裂縫為1號(hào)主裂縫，這條裂縫由中心圓直裂通混凝土1號(hào)側(cè)面，在縱向上也裂通整個(gè)混凝土試塊，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到349 min時(shí)，裂縫2、裂縫3同時(shí)出現(xiàn)，一開始三條裂縫的擴(kuò)展都很緩慢，其中裂縫3的擴(kuò)展速度最慢。裂縫1的擴(kuò)展速度比裂縫2、裂縫3要快，在裂縫1出現(xiàn)20 min后，其擴(kuò)展速度迅速上升，由1.5 mm擴(kuò)大到23.6 mm，在反應(yīng)進(jìn)行的最后30 min內(nèi)裂縫1的擴(kuò)展速度才明顯減慢下來(lái)，只由23.6 mm擴(kuò)大到26.2 mm。所以裂縫1的擴(kuò)展特性是開始慢，中間快，最后慢。裂縫2是在出現(xiàn)后40 min內(nèi)擴(kuò)展速度很慢，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到389 min后裂縫2的擴(kuò)展迅速增大，由1.8 mm擴(kuò)大到20.4 mm，直到反應(yīng)最后的10 min擴(kuò)展速度減慢，裂縫2與裂縫1在一條直線上，貫穿整個(gè)混凝土試塊，把混凝土劈成兩半，所以裂縫2的擴(kuò)展特性是開始慢，后來(lái)快。雖然裂縫3與裂縫2同時(shí)出現(xiàn)，但是裂縫3擴(kuò)展速度最慢，在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中都沒(méi)有明顯擴(kuò)展，直到反應(yīng)最后才有4.5 mm。所以裂縫3的擴(kuò)展特性是從開始到最后都慢，整個(gè)反應(yīng)進(jìn)行了460 min。

同樣由圖2可知，C30混凝土表面最后也出現(xiàn)三條裂縫，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到366 min時(shí)，C30混凝土的表面觀察到第一條可見細(xì)裂縫，此裂縫為4號(hào)主裂縫，比C20混凝土首條裂縫出現(xiàn)晚30 min， 裂縫出現(xiàn)后就迅速擴(kuò)展， 當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到384 min時(shí)，裂縫2、裂縫3同時(shí)出現(xiàn)， 其裂縫出現(xiàn)的位置與擴(kuò)展特性與C20混凝土相似， 2號(hào)次裂縫迅速擴(kuò)展，1號(hào)裂縫沒(méi)出現(xiàn)明顯擴(kuò)展， 整個(gè)反應(yīng)進(jìn)行了590 min， C30混凝土裂縫的擴(kuò)展速度比C20混凝土要慢， 4號(hào)主裂縫最后的寬度為29.9 mm，2號(hào)此裂縫的寬度為20.6 mm，2號(hào)和4號(hào)裂縫貫穿整個(gè)混凝土試塊，1號(hào)裂縫只有2 mm。

由C40混凝土的裂縫-時(shí)間曲線可知，C40混凝土表面最后只出現(xiàn)兩條可見裂縫，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到8小時(shí)30分鐘時(shí)，C40混凝土的表面觀察到第一條可見主裂縫，為1號(hào)裂縫，出現(xiàn)時(shí)間比C30混凝土要晚144 min，整個(gè)反應(yīng)進(jìn)行了750 min，1號(hào)主裂縫的寬度是18 mm，3號(hào)次裂縫的寬度為14 mm，隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的增加，混凝土出現(xiàn)裂縫的時(shí)間逐漸推遲，寬度逐漸縮小，條數(shù)也減少。

仔細(xì)觀察C20、 C30、 C40混凝土的裂縫特性發(fā)現(xiàn)， 首條裂縫都是出現(xiàn)在由中心圓直裂到混凝土側(cè)面的中間位置， 在縱向上也裂通整個(gè)混凝土試塊， 分析原因： 裂縫首先出現(xiàn)的位置是圓孔距混凝土側(cè)面最近的地方， 這可能是由于邊界效應(yīng)的作用， 因?yàn)橛?jì)算圓孔不同位置到混凝土邊界的距離是63～95 mm， 首條裂紋出現(xiàn)的位置正好是63 mm這條直線， 而圓形孔距混凝土側(cè)面63 mm的位置總共有4個(gè)， 這是由于混凝土不是均質(zhì)材料， 在其澆筑成型時(shí)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生缺陷， 所以混凝土首先開裂的地方就是這四個(gè)側(cè)面到圓孔中內(nèi)部缺陷最多的地方，靜態(tài)破碎劑會(huì)首先沿著最容易破壞的地方行進(jìn)， 也就是混凝土內(nèi)部缺陷較多的地方首先開始破壞， 并且破壞點(diǎn)一定會(huì)延伸到混凝土邊界的中部。endprint

1.3 混凝土應(yīng)變-時(shí)間曲線結(jié)果分析

C20混凝土應(yīng)變的情況如圖4所示，應(yīng)變片1、2、3、4開始只做小幅度的變化，前200 min內(nèi)4個(gè)應(yīng)變片的數(shù)值都在緩慢增大，說(shuō)明一開始靜態(tài)破碎劑在混凝土內(nèi)部膨脹，產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力使混凝土的四個(gè)側(cè)面同時(shí)被拉伸，且4個(gè)應(yīng)變片測(cè)量的數(shù)值上升幅度無(wú)明顯差異，混凝土內(nèi)部的靜態(tài)破碎劑已經(jīng)開始膨脹，內(nèi)部產(chǎn)生很多微觀裂縫，但是貼在混凝土側(cè)面的應(yīng)變片只能測(cè)出混凝土表面的變形，無(wú)法測(cè)出內(nèi)部的變形，所以一開始測(cè)的數(shù)據(jù)增幅都不明顯。在200～300 min內(nèi)，應(yīng)變片1的數(shù)值突然增大，且增幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他3個(gè)應(yīng)變片，并且應(yīng)變片2、3、4的數(shù)值都由正值迅速變小進(jìn)而變成負(fù)值，說(shuō)明在混凝土中裂縫1的側(cè)面含有比其他側(cè)面更多的缺陷，使得裂縫1的擴(kuò)展速度比其他都快，裂縫擴(kuò)展的越快，靜態(tài)破碎劑就會(huì)越容易向這個(gè)方向膨脹，進(jìn)一步加快這個(gè)方向的擴(kuò)展。所以裂縫1所對(duì)應(yīng)的面由于靜態(tài)破碎劑的膨脹一直都受到拉伸，一旦開裂，這個(gè)側(cè)面就會(huì)增大，進(jìn)而壓迫其余的3個(gè)面，其余的3個(gè)面受到的拉應(yīng)變就會(huì)轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)變，而與裂縫1所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變片1所在的面被拉開，使得應(yīng)變片3這個(gè)面所受到的壓應(yīng)變最大，在300 min后由于大部分的膨脹應(yīng)力都集中到了1號(hào)應(yīng)變片的位置，使得1號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變迅速增大，進(jìn)一步壓迫3號(hào)應(yīng)變片的位置，然后1、3兩個(gè)面相互貫通，帶著3號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變負(fù)向增大，在3號(hào)應(yīng)變片負(fù)向增大開裂后，2、4號(hào)應(yīng)變片應(yīng)變才緩慢負(fù)向增大，其中4號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變要大于2號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變。

由于應(yīng)變片是用502膠粘在混凝土的表面，在混凝土膨脹初期，應(yīng)變片牢牢粘在混凝土表面，但是當(dāng)混凝土開裂以后應(yīng)變片也同樣被拉伸，當(dāng)混凝土裂縫寬度超過(guò)大約5 mm時(shí)應(yīng)變片就被拉斷，此后混凝土的裂縫繼續(xù)擴(kuò)大，但是應(yīng)變片已經(jīng)無(wú)法再測(cè)量應(yīng)變。所以應(yīng)變片的測(cè)量范圍只在混凝土沒(méi)有開裂以前，和開裂后變形5 mm以內(nèi)，當(dāng)裂縫寬度超過(guò)5 mm以上的應(yīng)變是測(cè)不到的。

C30混凝土前200 min內(nèi)4個(gè)應(yīng)變片的數(shù)值變化不明顯，應(yīng)變片3數(shù)據(jù)沒(méi)有明顯變化，所以沒(méi)有記錄（見圖5）。應(yīng)變片4在試驗(yàn)進(jìn)行到300 min時(shí)開始明顯增大，在350 min時(shí)應(yīng)變片1、2開始負(fù)向增大，但應(yīng)變片1增大的數(shù)值不明顯，在應(yīng)變片4增大以后應(yīng)變片2才開始增大，而應(yīng)變片1在應(yīng)變片2斷裂后才開始有明顯的增大。C30混凝土中4號(hào)面受到拉力，所以應(yīng)變?yōu)檎担?號(hào)面和2號(hào)面同時(shí)受到壓應(yīng)力，應(yīng)變?yōu)樨?fù)值。C30混凝土的應(yīng)變特性和C20混凝土相似，但是破碎所需要的時(shí)間比C20混凝土破碎時(shí)間要長(zhǎng)。

C40混凝土表面只出現(xiàn)兩條裂縫，所以只研究1、3號(hào)面應(yīng)變片的應(yīng)變（見圖6）。在前400 min內(nèi)兩個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變不明顯，當(dāng)水化反應(yīng)進(jìn)行到400 min后1號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變開始小幅增大，反應(yīng)進(jìn)行到490 min時(shí)應(yīng)變片1的數(shù)值增大明顯，并且持續(xù)了120 min的快速增長(zhǎng)。1號(hào)面是受拉面，主裂縫的發(fā)展方向，3號(hào)裂縫與1號(hào)裂縫貫通，但是由于1號(hào)面受拉壓迫其余3個(gè)面，使得3號(hào)面受壓，所以3號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)樨?fù)值，在反應(yīng)進(jìn)行560 min以后應(yīng)變片3的應(yīng)變才有明顯增大，也就是說(shuō)在1號(hào)裂縫發(fā)展擴(kuò)大以后3號(hào)應(yīng)變才開始發(fā)展。C40混凝土裂縫出現(xiàn)時(shí)間要比C20、C30要晚，裂縫擴(kuò)展時(shí)間比C20、C30要長(zhǎng)，且裂縫擴(kuò)展速度比C20、C30要慢，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度也要比C20、C30要慢。2號(hào)、4號(hào)應(yīng)變片沒(méi)有采集到較大的應(yīng)變值，其應(yīng)變都在小幅度的震蕩。

1） 隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，混凝土被靜態(tài)破碎劑脹裂所需要的時(shí)間逐漸增加，裂縫的條數(shù)也逐漸減少。其裂縫擴(kuò)展從微觀上觀察是不規(guī)則的由內(nèi)向外擴(kuò)展，開裂后從直觀上看裂縫主要呈不規(guī)則直線型。

2） 裂縫擴(kuò)展的特點(diǎn)是最先出現(xiàn)的裂縫為主裂縫，主裂縫首先快速擴(kuò)展，當(dāng)次裂縫出現(xiàn)時(shí)，主裂縫的擴(kuò)展速度有所放緩，而此裂縫開始不斷擴(kuò)展，最后趕上主裂縫的寬度。主次裂縫連貫在一條直線上，將混凝土從中劈開。

3）由混凝土的應(yīng)變-時(shí)間曲線可以得出，靜態(tài)破碎劑所釋放出來(lái)的是緩慢的力，其破壞力量很大，完全可以把混凝土破壞。混凝土受力特點(diǎn)是一個(gè)面受拉，另三個(gè)面受壓。

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（責(zé)任編輯：何學(xué)華，吳曉紅）endprint

1.3 混凝土應(yīng)變-時(shí)間曲線結(jié)果分析

C20混凝土應(yīng)變的情況如圖4所示，應(yīng)變片1、2、3、4開始只做小幅度的變化，前200 min內(nèi)4個(gè)應(yīng)變片的數(shù)值都在緩慢增大，說(shuō)明一開始靜態(tài)破碎劑在混凝土內(nèi)部膨脹，產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力使混凝土的四個(gè)側(cè)面同時(shí)被拉伸，且4個(gè)應(yīng)變片測(cè)量的數(shù)值上升幅度無(wú)明顯差異，混凝土內(nèi)部的靜態(tài)破碎劑已經(jīng)開始膨脹，內(nèi)部產(chǎn)生很多微觀裂縫，但是貼在混凝土側(cè)面的應(yīng)變片只能測(cè)出混凝土表面的變形，無(wú)法測(cè)出內(nèi)部的變形，所以一開始測(cè)的數(shù)據(jù)增幅都不明顯。在200～300 min內(nèi)，應(yīng)變片1的數(shù)值突然增大，且增幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他3個(gè)應(yīng)變片，并且應(yīng)變片2、3、4的數(shù)值都由正值迅速變小進(jìn)而變成負(fù)值，說(shuō)明在混凝土中裂縫1的側(cè)面含有比其他側(cè)面更多的缺陷，使得裂縫1的擴(kuò)展速度比其他都快，裂縫擴(kuò)展的越快，靜態(tài)破碎劑就會(huì)越容易向這個(gè)方向膨脹，進(jìn)一步加快這個(gè)方向的擴(kuò)展。所以裂縫1所對(duì)應(yīng)的面由于靜態(tài)破碎劑的膨脹一直都受到拉伸，一旦開裂，這個(gè)側(cè)面就會(huì)增大，進(jìn)而壓迫其余的3個(gè)面，其余的3個(gè)面受到的拉應(yīng)變就會(huì)轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)變，而與裂縫1所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變片1所在的面被拉開，使得應(yīng)變片3這個(gè)面所受到的壓應(yīng)變最大，在300 min后由于大部分的膨脹應(yīng)力都集中到了1號(hào)應(yīng)變片的位置，使得1號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變迅速增大，進(jìn)一步壓迫3號(hào)應(yīng)變片的位置，然后1、3兩個(gè)面相互貫通，帶著3號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變負(fù)向增大，在3號(hào)應(yīng)變片負(fù)向增大開裂后，2、4號(hào)應(yīng)變片應(yīng)變才緩慢負(fù)向增大，其中4號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變要大于2號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變。

由于應(yīng)變片是用502膠粘在混凝土的表面，在混凝土膨脹初期，應(yīng)變片牢牢粘在混凝土表面，但是當(dāng)混凝土開裂以后應(yīng)變片也同樣被拉伸，當(dāng)混凝土裂縫寬度超過(guò)大約5 mm時(shí)應(yīng)變片就被拉斷，此后混凝土的裂縫繼續(xù)擴(kuò)大，但是應(yīng)變片已經(jīng)無(wú)法再測(cè)量應(yīng)變。所以應(yīng)變片的測(cè)量范圍只在混凝土沒(méi)有開裂以前，和開裂后變形5 mm以內(nèi)，當(dāng)裂縫寬度超過(guò)5 mm以上的應(yīng)變是測(cè)不到的。

C30混凝土前200 min內(nèi)4個(gè)應(yīng)變片的數(shù)值變化不明顯，應(yīng)變片3數(shù)據(jù)沒(méi)有明顯變化，所以沒(méi)有記錄（見圖5）。應(yīng)變片4在試驗(yàn)進(jìn)行到300 min時(shí)開始明顯增大，在350 min時(shí)應(yīng)變片1、2開始負(fù)向增大，但應(yīng)變片1增大的數(shù)值不明顯，在應(yīng)變片4增大以后應(yīng)變片2才開始增大，而應(yīng)變片1在應(yīng)變片2斷裂后才開始有明顯的增大。C30混凝土中4號(hào)面受到拉力，所以應(yīng)變?yōu)檎?，?號(hào)面和2號(hào)面同時(shí)受到壓應(yīng)力，應(yīng)變?yōu)樨?fù)值。C30混凝土的應(yīng)變特性和C20混凝土相似，但是破碎所需要的時(shí)間比C20混凝土破碎時(shí)間要長(zhǎng)。

C40混凝土表面只出現(xiàn)兩條裂縫，所以只研究1、3號(hào)面應(yīng)變片的應(yīng)變（見圖6）。在前400 min內(nèi)兩個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變不明顯，當(dāng)水化反應(yīng)進(jìn)行到400 min后1號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變開始小幅增大，反應(yīng)進(jìn)行到490 min時(shí)應(yīng)變片1的數(shù)值增大明顯，并且持續(xù)了120 min的快速增長(zhǎng)。1號(hào)面是受拉面，主裂縫的發(fā)展方向，3號(hào)裂縫與1號(hào)裂縫貫通，但是由于1號(hào)面受拉壓迫其余3個(gè)面，使得3號(hào)面受壓，所以3號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)樨?fù)值，在反應(yīng)進(jìn)行560 min以后應(yīng)變片3的應(yīng)變才有明顯增大，也就是說(shuō)在1號(hào)裂縫發(fā)展擴(kuò)大以后3號(hào)應(yīng)變才開始發(fā)展。C40混凝土裂縫出現(xiàn)時(shí)間要比C20、C30要晚，裂縫擴(kuò)展時(shí)間比C20、C30要長(zhǎng)，且裂縫擴(kuò)展速度比C20、C30要慢，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度也要比C20、C30要慢。2號(hào)、4號(hào)應(yīng)變片沒(méi)有采集到較大的應(yīng)變值，其應(yīng)變都在小幅度的震蕩。

1） 隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，混凝土被靜態(tài)破碎劑脹裂所需要的時(shí)間逐漸增加，裂縫的條數(shù)也逐漸減少。其裂縫擴(kuò)展從微觀上觀察是不規(guī)則的由內(nèi)向外擴(kuò)展，開裂后從直觀上看裂縫主要呈不規(guī)則直線型。

2） 裂縫擴(kuò)展的特點(diǎn)是最先出現(xiàn)的裂縫為主裂縫，主裂縫首先快速擴(kuò)展，當(dāng)次裂縫出現(xiàn)時(shí)，主裂縫的擴(kuò)展速度有所放緩，而此裂縫開始不斷擴(kuò)展，最后趕上主裂縫的寬度。主次裂縫連貫在一條直線上，將混凝土從中劈開。

3）由混凝土的應(yīng)變-時(shí)間曲線可以得出，靜態(tài)破碎劑所釋放出來(lái)的是緩慢的力，其破壞力量很大，完全可以把混凝土破壞?；炷潦芰μ攸c(diǎn)是一個(gè)面受拉，另三個(gè)面受壓。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬志鋼，王瑾.試論靜態(tài)破碎劑及其性能改進(jìn)[J].煤礦爆破，2002（1）：4-6.

[2] 王建鵬.靜態(tài)破碎劑破巖機(jī)理研究[J].中國(guó)礦業(yè)，2008（11）：90-92.

[3] 尹國(guó)偉，文香勇，曹大明.無(wú)聲破碎劑在混凝土和鋼筋混凝土拆除中的應(yīng)用[J].黑龍江水專學(xué)報(bào)，2001，28（3）：78-80.

[4] 郭瑞平，楊永琦.靜態(tài)破碎劑膨脹機(jī)理及可控性的研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，1994，5（10）：478-485

[5] 楊仁樹，孫中輝，佟強(qiáng)，等.靜態(tài)破碎劑作用下裂紋擴(kuò)展行為的動(dòng)態(tài)分析[J].中國(guó)礦業(yè)，2010（9）：7-11.

[6] 孫立新.靜態(tài)破碎劑的性能測(cè)試研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2008（9）：41-42.

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（責(zé)任編輯：何學(xué)華，吳曉紅）endprint

1.3 混凝土應(yīng)變-時(shí)間曲線結(jié)果分析

C20混凝土應(yīng)變的情況如圖4所示，應(yīng)變片1、2、3、4開始只做小幅度的變化，前200 min內(nèi)4個(gè)應(yīng)變片的數(shù)值都在緩慢增大，說(shuō)明一開始靜態(tài)破碎劑在混凝土內(nèi)部膨脹，產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力使混凝土的四個(gè)側(cè)面同時(shí)被拉伸，且4個(gè)應(yīng)變片測(cè)量的數(shù)值上升幅度無(wú)明顯差異，混凝土內(nèi)部的靜態(tài)破碎劑已經(jīng)開始膨脹，內(nèi)部產(chǎn)生很多微觀裂縫，但是貼在混凝土側(cè)面的應(yīng)變片只能測(cè)出混凝土表面的變形，無(wú)法測(cè)出內(nèi)部的變形，所以一開始測(cè)的數(shù)據(jù)增幅都不明顯。在200～300 min內(nèi)，應(yīng)變片1的數(shù)值突然增大，且增幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他3個(gè)應(yīng)變片，并且應(yīng)變片2、3、4的數(shù)值都由正值迅速變小進(jìn)而變成負(fù)值，說(shuō)明在混凝土中裂縫1的側(cè)面含有比其他側(cè)面更多的缺陷，使得裂縫1的擴(kuò)展速度比其他都快，裂縫擴(kuò)展的越快，靜態(tài)破碎劑就會(huì)越容易向這個(gè)方向膨脹，進(jìn)一步加快這個(gè)方向的擴(kuò)展。所以裂縫1所對(duì)應(yīng)的面由于靜態(tài)破碎劑的膨脹一直都受到拉伸，一旦開裂，這個(gè)側(cè)面就會(huì)增大，進(jìn)而壓迫其余的3個(gè)面，其余的3個(gè)面受到的拉應(yīng)變就會(huì)轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)變，而與裂縫1所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變片1所在的面被拉開，使得應(yīng)變片3這個(gè)面所受到的壓應(yīng)變最大，在300 min后由于大部分的膨脹應(yīng)力都集中到了1號(hào)應(yīng)變片的位置，使得1號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變迅速增大，進(jìn)一步壓迫3號(hào)應(yīng)變片的位置，然后1、3兩個(gè)面相互貫通，帶著3號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變負(fù)向增大，在3號(hào)應(yīng)變片負(fù)向增大開裂后，2、4號(hào)應(yīng)變片應(yīng)變才緩慢負(fù)向增大，其中4號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變要大于2號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變。

由于應(yīng)變片是用502膠粘在混凝土的表面，在混凝土膨脹初期，應(yīng)變片牢牢粘在混凝土表面，但是當(dāng)混凝土開裂以后應(yīng)變片也同樣被拉伸，當(dāng)混凝土裂縫寬度超過(guò)大約5 mm時(shí)應(yīng)變片就被拉斷，此后混凝土的裂縫繼續(xù)擴(kuò)大，但是應(yīng)變片已經(jīng)無(wú)法再測(cè)量應(yīng)變。所以應(yīng)變片的測(cè)量范圍只在混凝土沒(méi)有開裂以前，和開裂后變形5 mm以內(nèi)，當(dāng)裂縫寬度超過(guò)5 mm以上的應(yīng)變是測(cè)不到的。

C30混凝土前200 min內(nèi)4個(gè)應(yīng)變片的數(shù)值變化不明顯，應(yīng)變片3數(shù)據(jù)沒(méi)有明顯變化，所以沒(méi)有記錄（見圖5）。應(yīng)變片4在試驗(yàn)進(jìn)行到300 min時(shí)開始明顯增大，在350 min時(shí)應(yīng)變片1、2開始負(fù)向增大，但應(yīng)變片1增大的數(shù)值不明顯，在應(yīng)變片4增大以后應(yīng)變片2才開始增大，而應(yīng)變片1在應(yīng)變片2斷裂后才開始有明顯的增大。C30混凝土中4號(hào)面受到拉力，所以應(yīng)變?yōu)檎?，?號(hào)面和2號(hào)面同時(shí)受到壓應(yīng)力，應(yīng)變?yōu)樨?fù)值。C30混凝土的應(yīng)變特性和C20混凝土相似，但是破碎所需要的時(shí)間比C20混凝土破碎時(shí)間要長(zhǎng)。

C40混凝土表面只出現(xiàn)兩條裂縫，所以只研究1、3號(hào)面應(yīng)變片的應(yīng)變（見圖6）。在前400 min內(nèi)兩個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變不明顯，當(dāng)水化反應(yīng)進(jìn)行到400 min后1號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變開始小幅增大，反應(yīng)進(jìn)行到490 min時(shí)應(yīng)變片1的數(shù)值增大明顯，并且持續(xù)了120 min的快速增長(zhǎng)。1號(hào)面是受拉面，主裂縫的發(fā)展方向，3號(hào)裂縫與1號(hào)裂縫貫通，但是由于1號(hào)面受拉壓迫其余3個(gè)面，使得3號(hào)面受壓，所以3號(hào)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)樨?fù)值，在反應(yīng)進(jìn)行560 min以后應(yīng)變片3的應(yīng)變才有明顯增大，也就是說(shuō)在1號(hào)裂縫發(fā)展擴(kuò)大以后3號(hào)應(yīng)變才開始發(fā)展。C40混凝土裂縫出現(xiàn)時(shí)間要比C20、C30要晚，裂縫擴(kuò)展時(shí)間比C20、C30要長(zhǎng)，且裂縫擴(kuò)展速度比C20、C30要慢，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度也要比C20、C30要慢。2號(hào)、4號(hào)應(yīng)變片沒(méi)有采集到較大的應(yīng)變值，其應(yīng)變都在小幅度的震蕩。

1） 隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，混凝土被靜態(tài)破碎劑脹裂所需要的時(shí)間逐漸增加，裂縫的條數(shù)也逐漸減少。其裂縫擴(kuò)展從微觀上觀察是不規(guī)則的由內(nèi)向外擴(kuò)展，開裂后從直觀上看裂縫主要呈不規(guī)則直線型。

2） 裂縫擴(kuò)展的特點(diǎn)是最先出現(xiàn)的裂縫為主裂縫，主裂縫首先快速擴(kuò)展，當(dāng)次裂縫出現(xiàn)時(shí)，主裂縫的擴(kuò)展速度有所放緩，而此裂縫開始不斷擴(kuò)展，最后趕上主裂縫的寬度。主次裂縫連貫在一條直線上，將混凝土從中劈開。

3）由混凝土的應(yīng)變-時(shí)間曲線可以得出，靜態(tài)破碎劑所釋放出來(lái)的是緩慢的力，其破壞力量很大，完全可以把混凝土破壞?；炷潦芰μ攸c(diǎn)是一個(gè)面受拉，另三個(gè)面受壓。

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[3] 尹國(guó)偉，文香勇，曹大明.無(wú)聲破碎劑在混凝土和鋼筋混凝土拆除中的應(yīng)用[J].黑龍江水專學(xué)報(bào)，2001，28（3）：78-80.

[4] 郭瑞平，楊永琦.靜態(tài)破碎劑膨脹機(jī)理及可控性的研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，1994，5（10）：478-485

[5] 楊仁樹，孫中輝，佟強(qiáng)，等.靜態(tài)破碎劑作用下裂紋擴(kuò)展行為的動(dòng)態(tài)分析[J].中國(guó)礦業(yè)，2010（9）：7-11.

[6] 孫立新.靜態(tài)破碎劑的性能測(cè)試研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2008（9）：41-42.

[7] 張愛(ài)莉，姚剛.靜態(tài)爆破的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]. 建筑技術(shù)，2002（6）：420-422.

（責(zé)任編輯：何學(xué)華，吳曉紅）endprint