摘 要：将静态破碎剂在相同用量及相同拌合水温条件下，倒入强度等级分别为C20、C30、C40的混凝土预留孔中进行静态破碎试验，观察混凝土表面裂缝的扩展情况并记录反应过程中混凝土外表面应变变化规律。结果表明：随着混凝土强度等级的提高，混凝土外表面开始出现裂缝的时间逐渐推迟，裂缝扩展的宽度以及混凝土外表面出现裂缝的条数都随着混凝土强度等级的提高而逐渐缩小和减少。在反应过程中，随着混凝土强度等级的提高，混凝土外表面的应变出现明显波动的时间逐渐滞后，不同强度等级的混凝土的四个侧面中，始终有一个侧面产生拉应变，其余三个侧面产生压应变。
关键词：静态破碎剂；水剂比；膨胀
中图分类号：TU751.9 文献标志码：A 文章编号：1672-1098（2014）03-0021-04
静态破碎剂是一种利用材料膨胀力达到破碎切割脆性介质的新材料[1-2]，可广泛应用于岩石或者混凝土的破碎，具有无冲击波，无震动，无飞石，无噪音等特点。本试验是研究静态破碎剂在相同用量，相同的拌合水温度条件下，倒入不同强度的混凝土预留孔洞中，随着反应的进行，观察静态破碎剂的膨胀，混凝土的开裂，裂缝的扩展特性，分析应变片所采集到的应变数值变化特点等[3-4]。
1 不同强度的混凝土静态开裂试验
1.1 试验概况
试验首先制作强度等级为C20、C30、C40的标准混凝土立方体试块各三个，养护28天后量好尺寸，用冲击钻在混凝土立方体上表面中心打一个直径为24 mm的圆孔，圆孔贯穿立方体试块上下表面。用砂纸打磨混凝土试块的四个侧面，使其四个侧面平整，随后在四个侧面中心涂抹一层502胶，将应变片平整贴上，表面再覆盖保鲜膜，以避免灰尘落到应变片上造成测量不准，将四个应变片分别命名为1、2、3、4号应变片，四个应变片所对应的裂缝也就命名为1、2、3、4号裂缝，用万用表测量应变片连接情况，确保无短路和断路，最后将应变片连接到YE2538 程控静态应变仪上。用20 ℃自来水配置水剂比为0.3的静态破碎剂混合液倒入混凝土中心圆孔中，试验开始计时，每隔10 s记录一次应变仪上的数值，用游标卡尺测量混凝土表面裂缝的宽度，观察混凝土试块表面变化。
1.2 混凝土裂缝-时间曲线结果分析
通过三组对比试验结果显示，当把静态破碎剂溶液倒入混凝土内部时反应立刻进行，静态破碎剂内部的热量完全被混凝土所吸收，用手去触摸静态破碎剂，几乎和混凝土表面的温度相同，破碎剂温度的下降使得反应效果明显变慢，随着反应的进行，静态破碎剂溶液开始膨胀，部分溶液从混凝土试块中间的圆孔中溢出。混凝土的裂缝-时间曲线如图1～图3所示。
由图1可知，C20混凝土表面最后出现三条可见裂缝。当反应进行到336 min时，首先在C20混凝土的表面观察到一条可见细裂缝，此裂缝为1号主裂缝，这条裂缝由中心圆直裂通混凝土1号侧面，在纵向上也裂通整个混凝土试块，当反应进行到349 min时，裂缝2、裂缝3同时出现，一开始三条裂缝的扩展都很缓慢，其中裂缝3的扩展速度最慢。裂缝1的扩展速度比裂缝2、裂缝3要快，在裂缝1出现20 min后，其扩展速度迅速上升，由1.5 mm扩大到23.6 mm，在反应进行的最后30 min内裂缝1的扩展速度才明显减慢下来，只由23.6 mm扩大到26.2 mm。所以裂缝1的扩展特性是开始慢，中间快，最后慢。裂缝2是在出现后40 min内扩展速度很慢，当反应进行到389 min后裂缝2的扩展迅速增大，由1.8 mm扩大到20.4 mm，直到反应最后的10 min扩展速度减慢，裂缝2与裂缝1在一条直线上，贯穿整个混凝土试块，把混凝土劈成两半，所以裂缝2的扩展特性是开始慢，后来快。虽然裂缝3与裂缝2同时出现，但是裂缝3扩展速度最慢，在整个反应过程中都没有明显扩展，直到反应最后才有4.5 mm。所以裂缝3的扩展特性是从开始到最后都慢，整个反应进行了460 min。
同样由图2可知，C30混凝土表面最后也出现三条裂缝，当反应进行到366 min时，C30混凝土的表面观察到第一条可见细裂缝，此裂缝为4号主裂缝，比C20混凝土首条裂缝出现晚30 min， 裂缝出现后就迅速扩展， 当反应进行到384 min时，裂缝2、裂缝3同时出现， 其裂缝出现的位置与扩展特性与C20混凝土相似， 2号次裂缝迅速扩展，1号裂缝没出现明显扩展， 整个反应进行了590 min， C30混凝土裂缝的扩展速度比C20混凝土要慢， 4号主裂缝最后的宽度为29.9 mm，2号此裂缝的宽度为20.6 mm，
发表文章2号和4号裂缝贯穿整个混凝土试块，1号裂缝只有2 mm。
由C40混凝土的裂缝-时间曲线可知，C40混凝土表面最后只出现两条可见裂缝，当反应进行到8小时30分钟时，C40混凝土的表面观察到第一条可见主裂缝，为1号裂缝，出现时间比C30混凝土要晚144 min，整个反应进行了750 min，1号主裂缝的宽度是18 mm，3号次裂缝的宽度为14 mm，随着混凝土强度等级的增加，混凝土出现裂缝的时间逐渐推迟，宽度逐渐缩小，条数也减少。
仔细观察C20、 C30、 C40混凝土的裂缝特性发现， 首条裂缝都是出现在由中心圆直裂到混凝土侧面的中间位置， 在纵向上也裂通整个混凝土试块， 分析原因： 裂缝首先出现的位置是圆孔距混凝土侧面最近的地方， 这可能是由于边界效应的作用， 因为计算圆孔不同位置到混凝土边界的距离是63～95 mm， 首条裂纹出现的位置正好是63 mm这条直线， 而圆形孔距混凝土侧面63 mm的位置总共有4个， 这是由于混凝土不是均质材料， 在其浇筑成型时内部会产生缺陷， 所以混凝土首先开裂的地方就是这四个侧面到圆孔中内部缺陷最多的地方，静态破碎剂会首先沿着最容易破坏的地方行进， 也就是混凝土内部缺陷较多的地方首先开始破坏， 并且破坏点一定会延伸到混凝土边界的中部。
