实验方案格式

实验方案

巴西圆盘测量混凝土断裂韧度

一、问题的提出

利用巴西圆盘试件测量混凝土的弹性模量、断裂韧度、抗拉强度。

二、实验假设与理论依据

根据应力分析的结果和Griffith 强度准则，为了保证试样在加载过程中由中心部位起裂，平台对应的加载角必须大于一个临界值(2α≥20°)，并以此条件确定平台的最小相对宽度。理论分析表明，可以根据记录的载荷-位移破坏全过程曲线(包括最大载荷之后过程的记录)，由初始直线段确定E ，由最大载荷确定σt ，由紧随其后的最小载荷确定IC K 。给出σt 和IC K 相应的计算公式，公式中的关键参数由严格的有限元分析标定。还给出了一些基于弹性力学的近似解析公式，它们的精度也用有限元分析做了验证，因此，利用这些公式所得的结果是可靠的。

根据圆盘受径向压力的弹性力学解答，A 的各应力分量为：

CSTFBD静态断裂韧度的公式为：

三、实验对象、方法及手段

1.实验对象

本实验拟采用直裂缝平台巴西圆盘（CSTFBD）混凝土试件的几何参数如图3所示。在图3中，R为试件半径，2β为平台加载角，2a为中心裂缝长度，B为试件厚度。

（1）钢模制作。钢模的内直径2R为100mm，深度为50mm。无平台的圆盘试件在劈裂加载过程中会因局部应力集中而使施力点先遭破坏，为避免这种不合理模式，在试模中特别引入了两个互相平行的平面作为加载平台，平台加载角2β为20°；

（2）安装薄钢片。在试模底部中心安装厚度为0.2mm的薄钢片，钢片用支架固定，钢片方向与加载平台的法向平行。预制过程中，通过改变薄钢片的宽度来形成具有不同长度的裂缝；（3）在钢模内侧和薄钢片表面涂抹适量的混凝土脱模剂；（4）混凝土试件配合比为：水泥:砂:碎石:水=1:1.87:3.98：0.49。水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥。为保证试件的均质性要求，粗集料最大集料粒径选为8mm；细集料为河砂。所有试件均采用相同的配合比，且一次浇注成型。在浇注振捣过程中应尽量避免钢片发生弯曲、扭曲等现象；（5）在混凝土终凝前，将薄钢片从试模中轻轻拔出，形成混凝土预制中心裂缝；（6）试件脱模后，在温度20±2℃、相对湿度95％以上的标准养护条件下，养护28d；（7）

为保证试件前后端面平整且相互平行，对试件的前后端面进行打磨处理。

试件半径R为50mm，平台加载角2β为20°，厚度B为50mm，初步计划，无预置裂纹的巴西圆盘试件6组，预置钢片的巴西圆盘试件6组。

2.实验方法

试验中，垂直方向，采用100KN力传感器测试件垂直力，传感器测试试件垂直变形;两个水平方向，采用位移传感器测试件横向变形；加载模式为，行程控制模式，波形为斜坡式，加载速率为0.0020mm/s。荷载为均布面荷载。

3.检测手段（数据统计）

利用有限元软件对巴西圆盘实验进行数值模拟，对比弹性力学解，计算误差，再结合实验结果进行分析。

五、实验原则

六、实验内容

七、实验过程（实验步骤）

1.准备阶段（起止时间）：（2012年4月~5月）

具体做法：

①提前订制钢模

②仪器的选取与数据采集系统的学习与熟悉

③购买骨料。

④有限元计算

2.实施阶段（起止时间）：（2012年6月~8月）

具体做法：

①有限元计算

②巴西圆盘试件的制作以及养护

③进行实验

3.总结阶段（起止时间）：（2012年9月~）

具体做法：

①数据处理

②写论文

八、保证措施