基于變形能的鋼纖維混凝土斷裂行為量化分析

董必欽，李達(dá)謙，張成杰，王智毅，洪舒賢

(深圳大學(xué) 土木與交通工程學(xué)院，廣東 深圳 518060)

作為當(dāng)今世界用途最廣，用量最大的建筑材料，混凝土以其出色的力學(xué)性能在建筑領(lǐng)域備受關(guān)注.隨著混凝土在濱海、高溫等極端復(fù)雜環(huán)境下引起的裂縫對建筑結(jié)構(gòu)的耐久性帶來巨大挑戰(zhàn)，有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究逐漸從傳統(tǒng)的強(qiáng)度控制過渡到混凝土的斷裂控制.因此，斷裂力學(xué)中的失效理論被引入至混凝土領(lǐng)域[1].目前對于混凝土斷裂行為的研究主要基于虛擬裂縫模型[2].其中，“斷裂能”作為該模型的重要參數(shù)，從能量的角度量化了混凝土準(zhǔn)脆性材料的抗裂能力.并與“應(yīng)力強(qiáng)度因子”共同組成描述混凝土斷裂行為研究的斷裂參數(shù)，用以客觀評價(jià)不同類型混凝土的斷裂性能[3].

斷裂能作為一種描述斷裂能量耗散的材料參數(shù)，理論上應(yīng)該為一常數(shù).然而，目前的斷裂能測試方法所得到的結(jié)果并不穩(wěn)定，其中最突出的現(xiàn)象為斷裂能的尺寸效應(yīng).即斷裂能在不同尺寸、不同縫高比的混凝土試件中展示出不同的計(jì)算數(shù)值[4].關(guān)于尺寸效應(yīng)的成因目前尚無定論，眾多學(xué)者認(rèn)為混凝土斷裂過程中復(fù)雜的能量交互影響了斷裂能的實(shí)驗(yàn)與計(jì)算結(jié)果.例如Guinea、Elices、Planas等[5-6]曾將這種變化歸因于支座摩擦、變形耗散，以及測試設(shè)備中的滯后現(xiàn)象.其中，支座摩擦與測試設(shè)備帶來的問題可以通過改變實(shí)驗(yàn)方案或設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn).而混凝土在斷裂過程中帶來的變形耗散由于其在整個(gè)斷裂過程中占比例過小且難以測算，在素混凝土的斷裂能計(jì)算中常被忽視掉[3].然而，對于鋼纖維混凝土這一類延性材料，其斷裂過程中存在著大量變形，當(dāng)試件完全斷裂后，構(gòu)件內(nèi)部依然存在一定的殘余應(yīng)變[7]，這部分變形也消耗了一部分輸入功，卻未被大多數(shù)試驗(yàn)和方法考慮.大量研究表明，在確定斷裂能時(shí)不應(yīng)忽視這部分塑性變形能[8，9].學(xué)者Yuan F等[10]曾利用DIC測得混凝土表面應(yīng)變場，計(jì)算出半圓型試件變形能計(jì)算值.鋼纖維的引入同樣改變了開裂過程中的能量耗散途徑[11].對于鋼纖維混凝土而言，纖維的加入會(huì)放大測試值之間的差異[12-13]，因?yàn)榛w中的纖維可以有效阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展及宏觀裂縫的形成，并將應(yīng)力傳遞到更廣泛的區(qū)域，因此與普通混凝土相比，鋼纖維混凝土變形能力更強(qiáng).為了準(zhǔn)確確定鋼纖維混凝土的斷裂能，應(yīng)考慮變形能對斷裂能的影響.變形能的忽視可能造成鋼纖維混凝土斷裂能的過高預(yù)測，進(jìn)而對其工程應(yīng)用造成了不利影響.

綜上所述，目前需要一種適用于高延性混凝土的斷裂能測試方法，以考慮其在整個(gè)斷裂過程中變形能的發(fā)展情況.以往在混凝土變形能計(jì)算時(shí)需依靠試件自身的荷載-位移曲線[14]，但該方法無法獲取試件斷裂過程中整個(gè)截面的應(yīng)變分布信息.而DIC技術(shù)可以獲取纖維混凝土斷裂過程全域應(yīng)變分布，提高了變形能結(jié)果的準(zhǔn)確性.因此，本文建立了一種基于DIC技術(shù)的纖維混凝土斷裂能測試方法，選取鋼纖維混凝土作為研究對象，分別對不同試樣尺寸、不同縫高比的鋼纖維混凝土試樣進(jìn)行研究.并對鋼纖維混凝土試件從加載到破壞進(jìn)行應(yīng)變分析，結(jié)合彈塑性力學(xué)知識，計(jì)算試件斷裂后所釋放變形能的大小.進(jìn)而得到優(yōu)化后的纖維混凝土斷裂能計(jì)算數(shù)據(jù)，為纖維混凝土斷裂能的計(jì)算提供了一種新的思路與方法.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 樣品制備

本實(shí)驗(yàn)選用型號為P.O.42.5的硅酸鹽水泥、天然河砂、水及鍍銅鋼纖維作為實(shí)驗(yàn)材料.水泥采購自深圳市守信建材有限公司，按照表1所示配合比準(zhǔn)備好試樣材料.所取鋼纖維采用史尉克工程纖維公司提供的鍍銅鋼纖維作為增強(qiáng)纖維，纖維長度13 mm，直徑0.2 mm，抗拉強(qiáng)度約2 500 MPa.采用粒徑5～10 mm的天然鵝卵石作為粗骨料，其表觀密度為1 748 kg/m3.采用天然河沙作為細(xì)骨料，堆積密度為1 480 kg/m3，細(xì)度模數(shù)為2.700.表2為該纖維混凝土基本力學(xué)參數(shù).本實(shí)驗(yàn)根據(jù)兩種實(shí)驗(yàn)變量(尺寸、逢高比)設(shè)計(jì)兩組樣品，在制備過程中，先將水泥，沙石和水放入攪拌機(jī)攪拌1 min，再將鋼纖維均勻撒入新拌混凝土中，以得到分散均勻的鋼纖維增強(qiáng)混凝土.澆筑后24 h內(nèi)脫模并移至養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)(95%±5%，20±2 ℃)，并進(jìn)行分類標(biāo)號，樣品養(yǎng)護(hù)28 d后用金屬切割機(jī)預(yù)設(shè)切口，切口寬度保持在1.4 mm.

表1 鋼纖維混凝土配合比

表2 鋼纖維混凝土力學(xué)參數(shù)

表3展示了本實(shí)驗(yàn)中樣品的尺寸、縫高比以及編號等相關(guān)信息.為探究不同斷裂區(qū)域?qū)w維混凝土斷裂能的影響，將試驗(yàn)樣品分為兩組.即僅改變樣品尺寸，不改變縫高比的截面高度組；僅改變樣品縫高比，不改變與樣品尺寸的縫高比組.

表3 實(shí)驗(yàn)樣品與基本信息

表4 鋼纖維混凝土輸入功

標(biāo)號完畢后，將切口端置于下方，樣品上端作為加載端.切割后噴涂白色啞光噴漆，待白漆干后，用特定的散斑滾筒在試件表面制出供DIC設(shè)備使用的黑色散斑，以適用于接下來DIC的應(yīng)變測量.

1.2 DIC實(shí)驗(yàn)布置

DIC，全稱為Digital Image Correlation，是一種無接觸的光學(xué)測量技術(shù)，通過高清相機(jī)逐幀采集試件材料的加載過程，對比加載前后圖像，匹配不同組圖像中的相關(guān)散斑，比較散斑灰度值的變化，并確定不同子集在實(shí)驗(yàn)前后的位移大小，最終得出構(gòu)件在整個(gè)加載過程中不同階段的應(yīng)變云圖[15].

本次實(shí)驗(yàn)采用兩臺CCD相機(jī)進(jìn)行圖像采集，分辨率為1280×800像素，對于不同的樣品尺寸，CCD相機(jī)采集單個(gè)像素對應(yīng)試樣尺寸為0.091 mm×0.091 mm.采集頻率設(shè)置為5 Hz.同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)采用兩臺200 W的LED照明燈以保證實(shí)驗(yàn)具有穩(wěn)定光照.兩臺照明燈對稱布置在試件兩側(cè)，高清相機(jī)布置在試件的正前方，并與試樣高度保持一致，通過Vic-Snap軟件調(diào)整好角度以避免拍攝過程中發(fā)生陰影與過曝現(xiàn)象，進(jìn)而避免影響拍照質(zhì)量.子集大小設(shè)置為35 pixel，步長設(shè)置為7 pixel.在利用DIC特定的散斑滾筒進(jìn)行散斑制作時(shí)，要保證散斑點(diǎn)分布隨機(jī)、各項(xiàng)異性，散斑直徑控制在1～2 mm，并保證散斑邊緣銳利、清晰，黑色、白色覆蓋率各占試樣的50%，以降低噪聲，進(jìn)而提高測量質(zhì)量.

1.3 三點(diǎn)彎曲加載試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)采用微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)(ETM305D)進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn).試驗(yàn)機(jī)的最大測試力為300 kN，采樣頻率為30 Hz.加載方式為位移控制，其位移控制的速度范圍是0.001～500 mm/min，位移精度可達(dá)0.001 mm.

本次實(shí)驗(yàn)加載速度設(shè)置為0.3 mm/min，以模擬準(zhǔn)靜態(tài)條件.加載示意圖如圖1所示，跨高比設(shè)置為3，加載點(diǎn)位于裂縫正上方，并根據(jù)不同試樣尺寸，調(diào)整實(shí)驗(yàn)過程中的跨度，以滿足相同跨高比要求.在加載時(shí)，保證試驗(yàn)機(jī)的啟動(dòng)與DIC攝像機(jī)數(shù)據(jù)收集同時(shí)進(jìn)行，并觀察斷裂過程中試樣變化與斷裂行為，并得出試樣的位移-荷載曲線.

圖1 三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)(3PB)示意圖

1.4 三維激光掃描

纖維混凝土與素混凝土相比，其斷裂面以及開裂方式更為復(fù)雜、曲折.對鋼纖維混凝土而言，僅僅采用韌帶面積代替混凝土實(shí)際斷裂面積來計(jì)算斷裂能容易帶來計(jì)算上的誤差.為準(zhǔn)確計(jì)算斷裂面，本實(shí)驗(yàn)采用精度為0.08 mm的三維激光掃描系統(tǒng)對斷裂面進(jìn)行非接觸式測量與計(jì)算.掃描儀型號為XTOM-MARTIX-9M，其相機(jī)分辨率可達(dá)900萬，掃描精度為400 μm.投射光源為藍(lán)光多頻相移，測量范圍400 mm×300 mm，測量精度可達(dá)0.01 mm.

考慮到斷裂過程中會(huì)出現(xiàn)試件剝落，所以需將每個(gè)裂塊表面進(jìn)行掃描，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入至點(diǎn)云數(shù)據(jù)分析軟件Geomagic Wrap，并對齊每塊裂縫表面，觀察有無剝落現(xiàn)象的出現(xiàn).在斷面重構(gòu)結(jié)果中，斷裂面重疊區(qū)域表明該處并未發(fā)生試塊剝落，因此只計(jì)算一次，而非重疊區(qū)域表示該處出現(xiàn)局部剝落，應(yīng)將非重疊區(qū)域就計(jì)算到總斷裂面積上，以得到完整的斷裂面面積.圖2展示了經(jīng)三維掃描并導(dǎo)入至Geomagic Wrap數(shù)據(jù)分析軟件的混凝土斷面模型，各樣品的斷裂面面積記錄于表5、表6.

圖2 鋼纖維混凝土斷裂面模型

表5 不同截面高度下混凝土斷裂面面積

表6 不同縫高比下斷裂面面積

2 結(jié)果與討論

2.1 DIC實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖3展示了兩組實(shí)驗(yàn)部分樣品的應(yīng)變云圖，各組圖中由上到下依次表現(xiàn)了樣品在裂縫起裂、擴(kuò)展、失穩(wěn)的三個(gè)階段.在各個(gè)階段中，裂紋尖端附近具有明顯的應(yīng)變集中現(xiàn)象，隨著荷載的增加，裂縫沿著預(yù)裂縫的方向逐漸擴(kuò)展至試件頂部.圖3(a)、圖3(b)展示了第一組實(shí)驗(yàn)中對應(yīng)樣品的應(yīng)變云圖，圖3(c)、圖3(d)展示了第二組實(shí)驗(yàn)中對應(yīng)樣品的應(yīng)變云圖.受纖維混凝土試件樣品骨料與截面高度相對關(guān)系的影響，對于尺寸較小的樣品，裂紋表現(xiàn)出更為曲折的形態(tài)，而對于尺寸較大的樣品，骨料與截面高度的影響較小，裂紋發(fā)展路徑更為平整與穩(wěn)定.不過不同尺寸的試件在各個(gè)階段的應(yīng)變特征上大體一致.圖中，子集、步長設(shè)置不變，應(yīng)變結(jié)果也展現(xiàn)出相同的應(yīng)變特征.將混凝土的應(yīng)變云圖以數(shù)據(jù)形式導(dǎo)出，即可為后續(xù)實(shí)現(xiàn)變形能的量化分析提供數(shù)據(jù)支持.

圖3 不同變量下鋼纖維混凝土DIC實(shí)驗(yàn)應(yīng)變圖

2.2 位移-荷載曲線

圖4展示了兩組實(shí)驗(yàn)的荷載-位移曲線，為簡化結(jié)果，僅選取了各組樣品其中一組平行樣，由曲線可知，不同尺寸的鋼纖維混凝土力學(xué)響應(yīng)大致相同，不同縫高比、不同尺寸的試樣均測出較為穩(wěn)定的下降段曲線，標(biāo)志著裂縫在斷裂過程中得到了穩(wěn)定的發(fā)展.鋼纖維混凝土的極限荷載隨著樣品縫高比的增大而減小，且隨著樣品的尺寸增大而增大.結(jié)合荷載-位移曲線的包絡(luò)面積，即可以計(jì)算出對應(yīng)試件完全開裂所需要的輸入功.表4記錄了不同尺寸的鋼纖維混凝土試件的輸入功.結(jié)果顯示，對于縫高比更小、截面尺寸更大的試塊，其未開裂區(qū)域面積更大，承載能力強(qiáng)，使其發(fā)生斷裂所需的輸入功更大.隨著荷載的不斷增加，加載裝置對試塊的輸入功逐漸累積，試塊破壞時(shí)，輸入功依舊增加，此時(shí)輸入功的一部分促使裂縫擴(kuò)展，一部分滿足試塊變形，直至試塊徹底失去承載能力.因此，混凝土試塊的輸入功與該試塊的承載能力及斷裂行為有關(guān).

圖4 鋼纖維混凝土荷載-位移曲線

2.3 變形能計(jì)算

對于纖維混凝土而言，混凝土受荷斷裂產(chǎn)生的殘余應(yīng)變在整個(gè)變形過程占比可以忽略不計(jì)，因此，本文在計(jì)算鋼纖維混凝土斷裂過程中的變形能時(shí)，采用混凝土彈性本構(gòu)進(jìn)行簡化計(jì)算.試樣的變形能用Wd表示，根據(jù)彈塑性力學(xué)可知，線彈性材料變形能計(jì)算公式為

(1)

帶入彈塑性本構(gòu)方程，并考慮DIC設(shè)備只能觀察測到平面上的應(yīng)變分布，可將上式表示為

(2)

試樣總的變形能為

(3)

將Vic-3D所得的應(yīng)變數(shù)據(jù)帶入變形能計(jì)算公式中，可得到各個(gè)樣品在整個(gè)加載-卸載過程中變形能的大小，而不同尺寸的試件的變形能占比具有很大的不同，圖5分別給出不同尺寸與縫高比下各個(gè)樣品的變形能以及其能量占比情況，隨著試件尺寸的增大，其變形能也逐步增大，但變形能占輸入功的比例隨著試件的增大而減小，當(dāng)試件高度為100 mm以下時(shí)，變形能占比隨著試件高度增加而大幅減小，當(dāng)試件高度達(dá)到100 mm以上時(shí)，變形能占比小幅下降，并且逐步趨于穩(wěn)定，基本穩(wěn)定在8%.這意味著對于大尺寸試件，變形能的影響逐漸穩(wěn)定.而小尺寸試件變形能的能量占比可觀，因此，對于小尺寸試件，不考慮變形能的話會(huì)引起斷裂能比較大的測試誤差.

圖5 不同變量下的纖維混凝土變形能及其占總輸入功的能量占比

隨著縫高比的增加，試件變形能與能量占比均呈現(xiàn)下降的趨勢，并穩(wěn)定在6%附近.這主要因?yàn)榭p高比的增加導(dǎo)致斷裂韌帶的下降，進(jìn)而降低了三點(diǎn)彎加載下試件斷裂所需的能量閾值，導(dǎo)致試樣在加載過程中的變形降低，限制了變形能的發(fā)展，斷裂后斷裂面外變形能降低.同時(shí)，變形能相對于總輸入能量的占比也逐漸降低.結(jié)合兩種變量對于纖維混凝土變形能的改變，在計(jì)算纖維混凝土斷裂能時(shí)，有必要考慮變形能的影響.

2.3 試樣斷裂面

通過Geomagic Wrap對斷裂面進(jìn)行重構(gòu)，并計(jì)算出各個(gè)斷裂面面積.與普通混凝土相比，纖維混凝土斷裂面展現(xiàn)出更明顯的曲折現(xiàn)象.并且隨著尺寸的不同，這種曲折性有所差異.具體表現(xiàn)為：隨著尺寸的增大，斷裂面趨于平整，骨料尺寸對于斷裂面的影響逐漸降低；隨著尺寸的減小，斷裂面逐漸不規(guī)則，骨料尺寸對于斷裂面的影響逐漸增加.鋼纖維混凝土尺寸越小，其開裂后斷裂面積造成誤差越大，這與骨料尺寸與樣品尺寸的相對大小有關(guān).隨著試件尺寸增大，這種影響被逐漸削弱，并且具有穩(wěn)定的趨勢.

表5、6分別展示了不同截面高度、不同縫高比下的斷裂面與韌帶面積的對比情況，其中，η代表掃描后的斷裂面與斷裂韌帶的面積差值比，用來反映兩種面積的數(shù)值差異，其計(jì)算公式為

(4)

式中：S為試樣不同變量下經(jīng)掃描得到斷裂面的平均值；Slig為各變量下試樣的裂韌帶面積；D為試樣高度；a為試樣裂縫高度；B為試樣寬度.

由表5、6可知，經(jīng)掃描后的纖維混凝土斷裂面面積與韌帶面積之間的差值比處于20%～40%之間，并且這種差值隨著試件高度的增大而下降，隨著縫高比的增加而增加.圖6展示了不同截面高度、不同縫高比下掃描后的斷裂面與斷裂韌度的變化關(guān)系曲線.綜合來看，試件的實(shí)際斷裂面積與韌帶面積的差值隨著開裂面積的減小而增大，這意味著對于纖維混凝土而言，若仍采用韌帶面積計(jì)算混凝土斷裂能，將會(huì)帶來斷裂能計(jì)算的誤差.

圖6 不同變量下掃描斷裂面與斷裂韌帶的數(shù)值對比

2.5 斷裂能計(jì)算

斷裂能，被定義為材料擴(kuò)展單位面積裂縫所需的能量，是評估構(gòu)件開裂后結(jié)構(gòu)剩余承載力的重要參數(shù)，同時(shí)也是為評價(jià)混凝土斷裂行為，并進(jìn)行有限元模擬所需的重要輸入?yún)?shù).在以往的斷裂能測量實(shí)驗(yàn)中，常采用RILEM所推薦的基于斷裂功原理的三點(diǎn)彎實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)公式[3]為

(5)

式中：Gf為混凝土斷裂能，N/m；A1為三點(diǎn)彎加載方式下，試樣發(fā)生斷裂的外部輸入功，表現(xiàn)為試樣位移-荷載曲線與坐標(biāo)軸的包絡(luò)面積；δmax為試樣最大撓度.

在考慮變形能與斷裂面面積之后，該公式轉(zhuǎn)化為

(6)

式中：Wd為混凝土斷裂過程中產(chǎn)生的變形能；S′為試樣經(jīng)過三維掃描后得到的斷裂面面積；在得到掃描后的斷裂面積與變形能后，根據(jù)公式(6)斷裂能計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果如表7.該表列出了在考慮斷裂面以及變形能的前提下，該方法對不同尺寸、不同縫高比的計(jì)算情況.

可以看出，在不同試件高度、不同縫高比的斷裂能實(shí)驗(yàn)中，與原方法相比，在準(zhǔn)確考慮了混凝土斷裂面積與變形能條件下，斷裂能的平均值相較原方法下降了28.3%.改進(jìn)后的計(jì)算方法將變形能從原有的斷裂能計(jì)算公式中分離出來，更加接近纖維混凝土斷裂能的物理定義，進(jìn)而降低了對纖維混凝土斷裂能的高估.值得注意的是，在使用新方法對斷裂面積計(jì)算時(shí)，由于利用了真實(shí)的斷裂面積，而裂縫的擴(kuò)展與斷裂面的形成具有一定的偶然性，進(jìn)而導(dǎo)致相同變量下斷裂能數(shù)值離散性依賴于實(shí)際的斷裂面形態(tài).經(jīng)計(jì)算，改進(jìn)后的斷裂能數(shù)值在同一高度、同一縫高比的離散系數(shù)均控制在6%以內(nèi)，證明這種離散性帶來的影響尚可接受.

為了直觀描述新方法對斷裂能結(jié)果穩(wěn)定性的優(yōu)化，圖7繪制了表7中的數(shù)據(jù)結(jié)果.不難看出，新方法降低了斷裂能對尺寸、縫高比的敏感性.表8展示了在不同試件高度、不同縫高比下，改進(jìn)前后兩種方法計(jì)算斷裂能所得擬合曲線的斜率對比.其中，k代表不同尺寸、縫高比條件下，原方法的斷裂能擬合曲線斜率；k′代表不同尺寸、縫高比條件下，經(jīng)改進(jìn)后的斷裂能擬合曲線斜率.

圖7 不同變量下優(yōu)化前后對兩組實(shí)驗(yàn)斷裂能測試情況

表8 不同變量下纖維混凝土斷裂能計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定性分析

由表8可知，新方法降低了不同高度、不同縫高比間纖維混凝土斷裂能測試結(jié)果的差異，當(dāng)截面高度大于75 mm時(shí)，改進(jìn)后的斷裂能計(jì)算結(jié)果擬合曲線更平緩，代表斷裂能測試結(jié)果更穩(wěn)定；同樣在不同縫高比的樣品中，斷裂能的穩(wěn)定性得以略微提升，若采用更大的截面高度，可能會(huì)獲得更明顯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.由此，可認(rèn)為改進(jìn)后的斷裂能計(jì)算方法降低了不同尺寸間斷裂能的離散性，進(jìn)一步弱化了鋼纖維混凝土斷裂能的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象.

3 結(jié)論

本文提出了一種基于DIC應(yīng)變分析與三維掃描技術(shù)的方法，以解決鋼纖維混凝土由于其變形能耗散占比大、斷裂面曲折所引起斷裂能計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確的問題.并應(yīng)用此方法計(jì)算了不同尺寸、不同縫高比下纖維混凝土的斷裂能值，結(jié)合文中數(shù)據(jù)分析，現(xiàn)得主要結(jié)論如下：

(1)經(jīng)過三維掃描后的鋼纖維混凝土斷裂面反映了混凝土斷裂過程中實(shí)際的斷裂面面積.而韌帶面積往往與實(shí)際斷裂面面積平均相差28%，這種差距在較小的斷裂面積處存在變大的趨勢，因此，在計(jì)算纖維混凝土斷裂能時(shí)，采用掃描后的面積，可有效降低計(jì)算誤差；

(2)在鋼纖維混凝土的斷裂過程中，變形能約占輸入功的6%～11%.同時(shí)，變形能的能量占比隨著未開裂區(qū)域的減小而增大.在縫高比尺寸大，截面尺寸小的試樣中，變形能的能量占比更大，這影響了斷裂能計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)定性.進(jìn)而對鋼纖維混凝土的尺寸效應(yīng)產(chǎn)生不利影響，因此在斷裂能的計(jì)算中不可被忽略；

(3)結(jié)果顯示改進(jìn)后的斷裂能相較于原方法在數(shù)值上平均下降了28%；在不同截面高度的系列樣品中，對于改進(jìn)后的斷裂能計(jì)算數(shù)值，其擬合曲線斜率下降，意味著該方法的斷裂能計(jì)算結(jié)果降低了試樣尺寸與縫高比的敏感性，可以得到更穩(wěn)定、準(zhǔn)確的斷裂能計(jì)算值，進(jìn)一步弱化了纖維混凝土斷裂能的尺寸效應(yīng).從而獲得相對穩(wěn)定、真實(shí)的纖維混凝土斷裂能測試方法，使得實(shí)驗(yàn)室中斷裂能測量值更符合真實(shí)的工程情況.

試件縫高比與試件尺寸是影響纖維混凝土斷裂能的兩個(gè)重要變量.本實(shí)驗(yàn)通過控制纖維混凝土“縫高比”、“試件尺寸”兩個(gè)變量，來驗(yàn)證新方法對于纖維混凝土斷裂能數(shù)據(jù)計(jì)算的有效性.事實(shí)上，纖維混凝土的基體強(qiáng)度、纖維強(qiáng)度、纖維摻量以及纖維端部形態(tài)等眾多因素，同樣會(huì)對混凝土斷裂進(jìn)程的能量釋放途徑產(chǎn)生不同程度的影響，進(jìn)而影響斷裂能的計(jì)算結(jié)果.因此，為綜合驗(yàn)證新方法對不同因素下斷裂能的計(jì)算優(yōu)化程度，仍需對不同變量下的混凝土樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析與歸納總結(jié)，這一點(diǎn)將在后續(xù)的研究中展開并深入.