裂隙混凝土應(yīng)變場和溫度場演化規(guī)律試驗(yàn)

方致遠(yuǎn)，張慶賀，牛龍華，李 翎

(安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院，淮南 232000)

混凝土作為建筑行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的材料，在土木工程中扮演著至關(guān)重要的作用[1-2]?；炷劣晒橇?、水泥砂漿組成，在澆筑過程中由于溫差、人為等因素的影響，結(jié)構(gòu)內(nèi)部不可避免地存在復(fù)雜的隨機(jī)裂隙網(wǎng)絡(luò)。在外部荷載持續(xù)作用下，隨機(jī)裂隙將逐漸聯(lián)通形成空間裂隙系統(tǒng)，從而降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、安全性，危及建筑人員安全。因此，對裂隙混凝土結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測具有重要的意義。

混凝土作為一種帶裂隙工作的材料，其變形破壞過程中的位移變化及力學(xué)特性被眾多學(xué)者作為研究的目的，但是傳統(tǒng)的貼應(yīng)變片法僅能對混凝土構(gòu)件的少數(shù)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)變監(jiān)測，不能反映整體的變形破壞特性，近年來針對非破壞測試的研究已被證明應(yīng)用在混凝土監(jiān)測上的可行性。數(shù)字圖像相關(guān)(digital image correlation,DIC)這一非接觸式全局測量技術(shù)被廣泛用于混凝土構(gòu)件監(jiān)測中，部分學(xué)者證明了DIC技術(shù)在研究混凝土結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用可靠性，例如，Wu等[3]運(yùn)用DIC方法對混凝土的斷裂過程區(qū)性質(zhì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)在裂紋擴(kuò)展過程中DIC自動(dòng)分析圖像良好地顯示了斷裂過程的擴(kuò)展情況。金劍等[4]基于DIC方法監(jiān)測了混凝土的損傷應(yīng)變，并對混凝土表現(xiàn)裂紋擴(kuò)展情況進(jìn)行了定位。Alam等[5]利用DIC技術(shù)監(jiān)測混凝土梁三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)期間的裂縫增長，識(shí)別斷裂參數(shù)，證明了DIC技術(shù)在識(shí)別斷裂過程區(qū)域和破裂機(jī)理方面非常有效。

隨著DIC技術(shù)的發(fā)展完善，眾多學(xué)者開始利用這一無接觸測量方法對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行全局監(jiān)測。Miura等[6]、時(shí)金娜等[7]、韓依穎等[8]分析了混凝土構(gòu)件變形過程中的數(shù)字圖像，探究混凝土的裂紋擴(kuò)展過程和應(yīng)力傳遞機(jī)制。Chen等[9]對干燥條件下混凝土的非均勻收縮應(yīng)變場進(jìn)行DIC分析，發(fā)現(xiàn)非均勻變形會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂，從而降低結(jié)構(gòu)的耐久性。白鵬翔等[10]結(jié)合DIC技術(shù)，對不同類型的混凝土進(jìn)行剪切破壞實(shí)驗(yàn)，比較其破壞時(shí)的力學(xué)性能。Dong等[11]利用DIC技術(shù)研究混凝土組合梁在三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)剪切作用下的斷裂過程，得出斷裂過程中的裂紋寬度和傳播長度，從而提供了斷裂過程區(qū)演變的相關(guān)信息。洪哲等[12]基于DIC技術(shù)，應(yīng)用半圓彎曲試驗(yàn)探究瀝青混凝土的斷裂特性，測量裂縫開口位移、裂尖開口位移這兩個(gè)斷裂指標(biāo)，提出更為全面的開口位移矩陣作為開裂特征量化指標(biāo)。席仕軍等[13]利于DIC技術(shù)對含缺陷混凝土的破裂過程進(jìn)行研究，從微觀角度分析混凝土的力學(xué)特性。因此，將DIC技術(shù)用用在混凝土結(jié)構(gòu)監(jiān)測上具有十分重要的意義。

此外，紅外輻射(infrared radiation,IR)技術(shù)作為一種非接觸式全局溫度測量技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)監(jiān)測中[14]，Goffin等[15]利用紅外輻射技術(shù)，探究鋼筋混凝土中鋼筋腐蝕對其熱性能的影響。Tashan等[16]利用紅外輻射技術(shù)，對混凝土進(jìn)行外部加熱和間隔脈沖，研究混凝土裂隙擴(kuò)展情況及裂紋寬度。Shen等[17]利用紅外輻射技術(shù)對不同含水量的砂巖樣品進(jìn)行了單軸壓縮紅外監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，分析砂巖樣品紅外輻射的變化情況，并提出了砂巖裂縫出現(xiàn)的前兆特征?？梢姡t外熱成像技術(shù)可以用來揭示混凝土材料的變形特性。

目前的研究大多側(cè)重于對加載破壞過程中混凝土的變形或紅外輻射進(jìn)行演化分析，缺乏對變形過程和紅外輻射進(jìn)行聯(lián)合分析。研究表明，巖石類材料在變形破壞過程中會(huì)散發(fā)紅外輻射，紅外輻射的物理產(chǎn)生機(jī)制可能是分子振蕩或旋轉(zhuǎn)的能量躍遷[18]，因此與材料的宏觀破壞行為密切相關(guān)。現(xiàn)基于DIC和IR技術(shù)，研究預(yù)制裂隙混凝土破壞過程中新生裂紋與應(yīng)變集中區(qū)的發(fā)展協(xié)同過程，揭示預(yù)制裂隙混凝土變形破裂過程中應(yīng)變場和溫度場的演化規(guī)律和相關(guān)關(guān)系，探索裂隙混凝土的破壞力學(xué)行為。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)材料和試塊制備

選用28 d強(qiáng)度為52.5 MPa的硅酸鹽水泥和平均粒徑為80目的石英砂為試驗(yàn)材料，其中，水泥、砂、水的質(zhì)量比為1∶1∶0.4，模具尺寸(長×寬×厚)為120 mm×60 mm×20 mm。在水泥砂漿倒入模具之后，將鋼片插入模具中心，鋼片與水平面傾角為45°，直至砂漿固化24 h后移除形成預(yù)制裂隙，其中，裂隙長度為28 mm，寬度為1 mm。隨后，將初凝試塊放入恒溫[(20±3)℃]和恒濕(相對濕度為95%)的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28d。最后，用人工噴漆的方法在裂隙試件一側(cè)制作均勻散斑場，先噴白漆，待干透后再噴黑漆，以形成清晰隨機(jī)的人工散斑。為模擬真實(shí)混凝土裂隙情況，同時(shí)保證試件表面溫度場監(jiān)測的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)過程中用低強(qiáng)度石膏對試塊裂隙進(jìn)行充填，試塊模型如圖1所示。

圖1 試塊模型圖Fig.1 Model diagram of test block

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用伺服萬能試驗(yàn)機(jī)對試件進(jìn)行單軸加載,試驗(yàn)機(jī)量程為100 kN,采用位移加載方式,加載速率設(shè)置為0.3 mm/min。試驗(yàn)加載過程采用高清相機(jī)錄制試件破壞過程,高清相機(jī)的分辨率為2 560×1 920像素，采集頻率為50 Hz,可對人工散斑場進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集。同時(shí)，采用紅外熱像儀記錄試件背面加載破壞過程中的溫度場變化，采集速率為1張/s。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程采用冷光燈對試件進(jìn)行補(bǔ)光,并保證在相機(jī)的觀測視角內(nèi),試樣可以鋪滿整個(gè)觀測面,使得采集的圖像具有較高的清晰度和辨識(shí)度。加載前，在試件上下受壓端涂抹黃油,以減小端部作用對試驗(yàn)局部造成不利影響。其中試驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

試驗(yàn)采用高清相機(jī)和紅外熱像儀實(shí)時(shí)記錄裂隙混凝土試樣表面散斑圖像和溫度分布圖像。為保證試驗(yàn)過程中各設(shè)備數(shù)據(jù)時(shí)間上的一致性,在試驗(yàn)開始前對各設(shè)備進(jìn)行時(shí)間統(tǒng)一，整套試驗(yàn)系統(tǒng)如圖2所示。

表1 試驗(yàn)參數(shù)表Table 1 Test parameters table

圖2 試驗(yàn)系統(tǒng)圖Fig.2 Test system diagram

2 變形破壞過程中應(yīng)變場的演化特征

裂隙混凝土單軸加載過程的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖3所示。采用數(shù)字圖像相關(guān)軟件Vic-2D對高清相機(jī)采集的散斑圖像進(jìn)行數(shù)字圖像相關(guān)計(jì)算，得到裂隙試件加載過程中的水平應(yīng)變場εxx、垂直應(yīng)變場εyy和剪切應(yīng)變場γxy。研究發(fā)現(xiàn)，各裂隙試件變形破壞過程中的應(yīng)變場演化過程大致相似，故選取裂隙試件(編號(hào)2)加載過程中的8個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，圖4為對應(yīng)特征點(diǎn)的裂紋擴(kuò)展情況，圖5～圖7給出了對應(yīng)特征點(diǎn)的應(yīng)變場變化情況。

將圖3應(yīng)力-應(yīng)變曲線大致劃分為4個(gè)階段。

(1)微裂紋壓密階段(1～3段)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線在加載初期呈現(xiàn)下凹狀態(tài)，應(yīng)力上升緩慢，這是因?yàn)榛炷羶?nèi)部的初始微裂紋被壓密，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度略有上升，此時(shí)3種應(yīng)變場分布較為均勻，如圖5(a)～圖5(c)、圖6(a)～圖6(c)、圖7(a)～圖7(c)所示。

圖3 裂隙混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.3 Stress-strain curve of cracked concrete

圖4 裂紋擴(kuò)展圖Fig.4 Crack propagation diagram

(2)彈性變形階段(3～5段)，隨著試驗(yàn)力的不斷增加，裂隙混凝土試件應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈明顯的線性增加，此時(shí)試件處于彈性變形狀態(tài)。此時(shí)應(yīng)變集中區(qū)在裂隙周圍形成，如圖5(d)、圖6(d)、圖7(d)所示，但試樣表面并未出現(xiàn)明顯裂紋。但是在試樣的左下角出現(xiàn)了明顯的應(yīng)變集中區(qū)，這是由于底座的環(huán)箍作用導(dǎo)致在試件與底座的接觸處產(chǎn)生明顯的應(yīng)力集中，不屬于本試驗(yàn)重點(diǎn)觀察對象，因此不再贅述。

(3)新生裂紋萌發(fā)、擴(kuò)展階段(5～7段)，此時(shí)應(yīng)變逐漸在預(yù)制裂隙尖端集中成核,新生裂隙在預(yù)制裂隙尖端開始萌發(fā),如圖5(e)、圖7(e)所示。繼續(xù)加載，應(yīng)變集中區(qū)沿加載方向向試件兩端擴(kuò)展延伸，在試件邊緣處產(chǎn)生新的應(yīng)變集中區(qū)，如圖5(g)、圖6(g)、圖7(g)所示。但此時(shí)試件表面并沒有出現(xiàn)致使試件破壞的貫通裂縫,說明在軸向荷載達(dá)到極限荷載的76.54%左右,試件依然處于安全狀態(tài),不會(huì)產(chǎn)生貫通裂縫從而導(dǎo)致試件破壞，如圖4(e)所示。

(4)峰后破壞階段(7～8段)，隨著應(yīng)力達(dá)到峰值，試件表面應(yīng)變集中區(qū)擴(kuò)展明顯加快，試件的左上角和右下角處，應(yīng)變集中區(qū)迅速擴(kuò)展，與預(yù)制裂隙尖端處的應(yīng)變集中區(qū)聯(lián)接，致使新生裂紋沿著應(yīng)變集中區(qū)迅速擴(kuò)展，最終導(dǎo)致試件破壞，如圖4(h)、圖5(h)、圖6(h)、圖7(h)所示。

圖5 水平應(yīng)變場Fig.5 Horizontal strain field

圖6 垂直應(yīng)變場Fig.6 Vertical strain field

圖7 剪切應(yīng)變場Fig.7 Shear strain field

3 應(yīng)變場演化規(guī)律

隨著預(yù)制裂隙尖端處新生裂縫的擴(kuò)展，試件整體應(yīng)變場會(huì)發(fā)生不同程度的分異，最終會(huì)導(dǎo)致整體失穩(wěn)破壞。樣本標(biāo)準(zhǔn)差常被用于數(shù)理統(tǒng)計(jì)中反應(yīng)樣本數(shù)據(jù)的離散程度，裂隙試件加載破壞過程中應(yīng)變集中區(qū)的發(fā)育，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)變場分異程度增大。本文引入樣本標(biāo)準(zhǔn)差這一指標(biāo)，對應(yīng)變場數(shù)據(jù)處理的步驟如下。

(1)導(dǎo)出高清相機(jī)拍攝視頻的所有幀，共9 550幀。依據(jù)加載階段的時(shí)間比例，提取1 880張?zhí)卣鲙鳛橛^察對象。

(2)將1 880張?zhí)卣鲙瑢?dǎo)入Vic-2D軟件中，對試件散斑圖像進(jìn)行應(yīng)變分析，得到3種應(yīng)變場數(shù)據(jù)，保存為csv格式的表格。

(3)利用Python編程分別提取每一個(gè)csv文件中的3種應(yīng)變場數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)入一張表格，其中應(yīng)變場數(shù)據(jù)處理流程圖如圖8所示。

圖8 應(yīng)變場數(shù)據(jù)處理流程圖Fig.8 Flow chart of strain field data processing

應(yīng)變場的標(biāo)準(zhǔn)差為

(1)

(2)

繪制帶裂隙混凝土試件加載過程中的水平應(yīng)變場、垂直應(yīng)變場、剪切應(yīng)變場的標(biāo)準(zhǔn)差曲線，由于標(biāo)準(zhǔn)差曲線存在較大波動(dòng)，故采用多項(xiàng)式擬合方法對曲線進(jìn)行平滑處理，發(fā)現(xiàn)3種應(yīng)變場標(biāo)準(zhǔn)差曲線變化趨勢大致相同，圖9為應(yīng)變場標(biāo)準(zhǔn)差-軸向應(yīng)變曲線。

從圖9可以看出，3種應(yīng)變場標(biāo)準(zhǔn)差曲線可大致劃分為3個(gè)階段。

(1)初始分異階段(Ⅰ)：對應(yīng)于微裂紋壓密階段，在此階段試樣整體變形較小，3種應(yīng)變場標(biāo)準(zhǔn)差基本保持不變，應(yīng)變場分布較為均勻。

(2)勻加速分異階段(Ⅱ)：對應(yīng)于彈性變形階段，隨著應(yīng)力-應(yīng)變曲線的線性增長，3種標(biāo)準(zhǔn)差曲線也呈現(xiàn)出線性增長的趨勢，這是由于試樣在預(yù)制裂隙處產(chǎn)生應(yīng)變集中區(qū)，隨著應(yīng)變場集中區(qū)的形成，試樣全局應(yīng)變場標(biāo)準(zhǔn)差呈現(xiàn)明顯的分異狀態(tài)。

(3)變加速分異階段(Ⅲ)：對應(yīng)于新生裂紋萌發(fā)擴(kuò)展階段和峰后破壞階段，隨著軸向荷載的增加，新生裂紋在預(yù)制裂隙處萌發(fā)，導(dǎo)致應(yīng)變場標(biāo)準(zhǔn)差分異速率逐漸增大。當(dāng)試樣應(yīng)力達(dá)到峰值后，試樣側(cè)面產(chǎn)生新的應(yīng)變集中區(qū)，相應(yīng)的裂紋擴(kuò)展速率也隨之加快，導(dǎo)致應(yīng)變場分異速率陡增，試樣破壞。

4 紅外輻射溫度場演化規(guī)律

對紅外輻射溫度場數(shù)據(jù)的提取方法如下：①對紅外熱像儀視窗進(jìn)行網(wǎng)格劃分，劃分成120×60=7 200個(gè)網(wǎng)格子區(qū)；②實(shí)時(shí)存儲(chǔ)7 200個(gè)網(wǎng)格子區(qū)的溫度數(shù)據(jù)；③繪制試塊表面溫度場熱力圖。其中溫度場數(shù)據(jù)處理流程圖如圖10所示。

圖11為預(yù)制裂隙混凝土加載過程中的紅外輻射溫度場熱力圖，對應(yīng)于圖3中的8個(gè)特征點(diǎn)。

由圖11可知，在達(dá)到峰值應(yīng)力(對應(yīng)特征點(diǎn)7)之前，裂隙混凝土試樣表面溫度場分布較為均勻，如圖11(a)～圖11(g)所示，但隨著軸向應(yīng)力的增加，試樣表面的最高溫度呈上升趨勢，破壞時(shí)刻較初始最高溫度上升了3.33%，如圖12所示。當(dāng)軸向應(yīng)力達(dá)到峰值應(yīng)力后,預(yù)制裂隙周圍應(yīng)變場集中程度明顯,預(yù)制裂隙尖端處新生裂紋擴(kuò)展迅速，在軸向力的影響下，試樣裂縫處相對錯(cuò)動(dòng)，導(dǎo)致摩擦生熱，表現(xiàn)在圖11(g)、圖11(h)中高溫條帶的形成。

圖9 應(yīng)變場標(biāo)準(zhǔn)差-軸向應(yīng)變曲線Fig.9 Standard deviation of strain field-axial strain curve

圖10 溫度場數(shù)據(jù)處理流程圖Fig.10 Flow chart of temperature field data processing

圖11 紅外輻射溫度場熱力圖Fig.11 Thermal chart of infrared radiation temperature field

圖12 特征點(diǎn)的最高溫圖Fig.12 Maximum temperature diagram of feature points

為形象描述裂隙混凝土試塊破壞過程中溫度場的演化情況，引入溫度場標(biāo)準(zhǔn)差為

(3)

(4)

裂隙混凝土紅外輻射溫度場標(biāo)準(zhǔn)差-軸向應(yīng)變曲線如圖13所示。

圖13 紅外輻射溫度場標(biāo)準(zhǔn)差-軸向應(yīng)變曲線Fig.13 Infrared radiation temperature field standard deviation-axial straincurve

由圖13分析得，裂隙混凝土試樣的紅外輻射溫度場標(biāo)準(zhǔn)差大致分為兩個(gè)階段。

(1)勻速分異階段(Ⅰ)：該階段發(fā)生在峰值應(yīng)力之前，伴隨著裂隙混凝土裂紋的擴(kuò)展、延伸，紅外輻射溫度場標(biāo)準(zhǔn)差穩(wěn)定增長，增長幅度為32.53%。

(2)突變分異階段(Ⅱ)：紅外輻射溫度場在試塊破壞階段發(fā)生較大突變，突變幅度為35.07%，這是因?yàn)殡S著應(yīng)變集中區(qū)的擴(kuò)展，新生裂紋逐漸發(fā)展，在破壞階段貫通試件，裂隙面處摩擦生熱，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)差瞬時(shí)突變。

5 應(yīng)變場與溫度場的相關(guān)性

為探究應(yīng)變場與溫度場之間的相關(guān)關(guān)系，引入相關(guān)系數(shù)這一物理量。相關(guān)系數(shù)是用以反映變量之間相關(guān)關(guān)系密切程度的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，記為rεT，計(jì)算公式為

(5)

(6)

(7)

應(yīng)變場和溫度場的相關(guān)系數(shù)大小反映這兩種變量間的線性相關(guān)程度，如表2所示。

對4組試件的各應(yīng)變場和紅外輻射溫度場的標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行相關(guān)系數(shù)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3所示。相關(guān)系數(shù)的范圍在0.55～0.92，對比表2，應(yīng)變場與溫度場呈中度或高度相關(guān)關(guān)系。

表2 相關(guān)系數(shù)與相關(guān)強(qiáng)弱程度關(guān)系Table 2 Correlation between correlation coefficient and correlation strength

表3 不同應(yīng)變場與紅外輻射溫度場標(biāo)準(zhǔn)差之間的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficient between different strain fields and standard deviation of infrared radiation temperature field

6 討論

采用DIC方法和IR兩種技術(shù)，介紹了裂隙混凝土在變形破壞過程中應(yīng)變場和溫度場的變化情況。結(jié)果表明，兩種技術(shù)對監(jiān)測裂隙混凝土破壞過程與機(jī)理非常有效。從這兩種技術(shù)對裂紋擴(kuò)展的監(jiān)測情況來看，DIC對比IR技術(shù)，DIC在評(píng)價(jià)裂隙混凝土的破壞演化過程更準(zhǔn)確。一方面，因?yàn)镈IC是對試件表面的散斑圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)位移分析，而用于確定破裂過程中溫度變化的紅外輻射技術(shù)易受周圍環(huán)境效應(yīng)影響，且溫度場的數(shù)據(jù)傳輸本質(zhì)是將物體反射的熱能轉(zhuǎn)換成電磁能，轉(zhuǎn)換過程存在一定的滯后性。另一方面，應(yīng)變場標(biāo)準(zhǔn)差演化曲線具有連續(xù)性，而溫度場標(biāo)準(zhǔn)差演化曲線具有明顯的突變性。盡管DIC的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要明顯優(yōu)于IR技術(shù)，但是DIC面臨著巨大的數(shù)據(jù)處理工作，真實(shí)操作起來不如IR技術(shù)方便快捷。

在試件破壞階段，微裂紋擴(kuò)展相互結(jié)合，摩擦熱效應(yīng)是導(dǎo)致溫度場標(biāo)準(zhǔn)差曲線驟升的主要原因。微裂縫的摩擦導(dǎo)致了能量的耗散，在破壞階段后期，溫度場標(biāo)準(zhǔn)差曲線下降，這可能與試件內(nèi)部應(yīng)力松弛有關(guān)，試件內(nèi)部的變形能在裂縫的擴(kuò)展過程中被耗散，雖然貫通裂縫處出現(xiàn)了高溫條帶，但溫度場標(biāo)準(zhǔn)差曲線依然呈下降趨勢。

盡管通過單軸縮試驗(yàn)分析了裂隙混凝土試件破壞過程中的應(yīng)變場和溫度場變化，但目前的研究還存在一定的局限性，有待進(jìn)一步研究。一方面，混凝土內(nèi)部的細(xì)微裂隙損傷不計(jì)其數(shù)，不能僅僅利用一條裂紋來模擬真實(shí)工作的混凝土，需要找到更貼合實(shí)際的方法，實(shí)現(xiàn)混凝土裂隙網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)分布。另一方面，DIC方法可以實(shí)現(xiàn)對試樣表面的應(yīng)變場進(jìn)行監(jiān)測，但真實(shí)情況下的混凝土內(nèi)部存在鋼筋錨固，表面有保護(hù)層保護(hù)，僅僅利用表面應(yīng)變場的變化來實(shí)現(xiàn)整體安全性的監(jiān)測是不符合實(shí)際的。例如，混凝土梁上下保護(hù)層位于正截面的邊緣處，承受著最大的拉、壓正應(yīng)力，保護(hù)層處將最先出現(xiàn)裂縫，但混凝土梁依然處于安全工作狀態(tài)。因此，建議在未來的研究中考慮構(gòu)件整體的應(yīng)變場監(jiān)測。此外，試驗(yàn)結(jié)果顯示，應(yīng)變場和溫度場標(biāo)準(zhǔn)差曲線在裂隙混凝土破壞前存在明顯的應(yīng)變場分異程度加快現(xiàn)象，這一現(xiàn)象是否可以作為工程中帶裂隙工作混凝土的破壞預(yù)警還亟待進(jìn)一步分析。

7 結(jié)論

(1)預(yù)制裂隙混凝土單軸壓縮的破壞過程大致分為4個(gè)階段：微裂紋壓密階段、彈性變形階段、新生裂紋萌發(fā)擴(kuò)展階段、峰后破壞階段。當(dāng)裂隙混凝土軸向荷載達(dá)到峰值荷載的76.54%左右時(shí),并未產(chǎn)生貫通裂縫，試件仍處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)裂隙混凝土試件應(yīng)變集中區(qū)在預(yù)制裂隙周圍集聚，由預(yù)制裂隙尖端萌發(fā)，沿加載方向擴(kuò)展。隨著應(yīng)變集中區(qū)的延伸，新生裂紋隨之?dāng)U展，直至貫通試件。

(3)裂隙混凝土加載過程中應(yīng)變場分異演化規(guī)律大致分為3個(gè)階段：初始分異階段、勻加速分異階段、變加速分異階段。隨著軸向應(yīng)變的增加，試件應(yīng)變場分異程度愈發(fā)明顯，與試件的破壞過程呈明顯的協(xié)同性。

(4)裂隙混凝土試件表面溫度場的最高溫度隨軸向應(yīng)變的增加逐漸上升，上升幅度為3.33%。在整個(gè)加載過程中，裂隙混凝土試樣的紅外輻射溫度場標(biāo)準(zhǔn)差分為勻速分異和突變分異兩個(gè)階段，且溫度場表面高溫條帶在突變分異階段形成。

(5)不同應(yīng)變場和紅外輻射溫度場標(biāo)準(zhǔn)差的相關(guān)系數(shù)在0.55～0.92，呈中度相關(guān)或高度相關(guān)關(guān)系，且DIC比IR方法更有助于評(píng)價(jià)裂隙混凝土的單軸破壞過程。