混凝土裂纹扩展过程的测量方法研究

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发布时间：2021-09-18

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混凝土裂纹扩展过程的测量方法研究
孙荣书，孙博，朱朝艳，王学志
(辽宁工业大学土木建筑学院，辽宁锦州 121001)
[摘要] 介绍了数字散斑法、光弹性贴片法和云纹干涉法三种测量方法的发展现状，这三种方法都可用于正确测定混凝
土断裂参数和观测混凝土失稳断裂前裂缝扩展过程。通过对三种方法的优劣对比分析表明数字散斑法对太多数混凝土断
裂实验研宄有更好的适用性。
[关键词] 数字散斑，光弹贴片}云纹干涉；裂缝扩展过程
[中图分类号] TV313 [文献标识码] B
混凝土是一种多相复合材料其破坏和断裂机
理非常复杂，要了解混凝土断裂机理解决混凝土
结构物的裂缝扩展问题，首先需要正确测定混凝
土断裂参数和了解混凝土失稳断裂前裂缝扩展过
程与缝端附近区域的物理特性及其力学行为。因
此，在混凝土断裂力学研究中直接观察混凝土试
件失稳断裂前裂缝稳定扩展过程对于进一步研究
混凝土的断裂机理和断裂特性有着重要的学术意
义和实际应用价值。目前，光弹性贴片法、云纹
干涉法、数字散斑法在观测混凝土裂纹扩展过程
应用最为广泛，本文对它们的研究现状作了介绍
并总结出这三种观测方法的优缺点。
1 光弹性贴片法
光弹性贴片法将传统的光弹性试验扩展用于
测量任何结构材料制成的不透明模型的表面应
变。贴片是一薄层双折射材料(通常是一种高聚
物)，它是整片地贴在需要分析的原型平面上。
当原形受载，其表面应变即传递给贴片，以使原
型的应变场在贴片中再现(需引入贴片厚度修正
系数)。为使光路能在界面处反射，贴片是用一
种反射型胶粘剂粘贴的。当通过白光反射式光弹
性仪观察时，感受到应变的贴片即出现黑色的等
倾线和彩色的等差线。等倾线条纹提供主应变的
方向。当用正射光观察时，等差线条纹提供的是
主应变差(最大切应变)；当用斜射光观察时，
它们提供的附加数据，可用来确定单个主应变的
数值和符号。全场的等倾线和等差线图案，可用
简单的反射式光弹性仪直接进行观察，也可拍摄
下来，以供事后分析。采用较先进的仪器，可用
补偿器逐点分析条纹图案，来确定条纹级数，并
将应变数值在数字读出装置上显示出来。
光弹性贴片法这一概念，是1930年法国梅
斯纳杰(M．Mesnager)首先提出的，1937年德
国奥普尔(Oppe1)再次试验验证。梅斯纳杰曾
试将玻璃片粘贴到结构上，但由于玻璃加工困
难；弹性模量高，引起显著的增强效应；缺乏适
合的胶粘剂将玻璃粘到结构上，致使这种方法未
能得到发展。奥普尔曾经使用平的酚醛塑料薄
片，也由于薄片产生严重的“时间边缘效应”，
缺乏牢固的胶粘剂，并且只能用于平面，致使这
种方法未能在实际中得到应用。
五十年代，有了环氧树脂，便能制成所需的
高强度胶粘剂和时间边缘效应相当低的光弹性贴
片。这时，由于法国的弗勒里(Fleury)和赞德
曼(Zandman)，美国的德阿戈斯汀诺
(D．Agostino)，朱克(Drucker)，以及1