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改进的圆形紧凑拉伸法具有试件体积小,试验操作简便,适用于钻芯样品,方便对既有建筑物混凝土进行断裂性能检测评估等优点。因此本试验采用改进的圆形紧凑拉伸法开展了材料断裂性能测试及研究。计算理论采用徐世娘等人提出的双K、双G断裂模型。本文在国家自然科学基金(51378461)和浙江省杰出青年基金(LR16E080001)的支持下,首先验证这种新型试验方法的稳定性;随后研究了这种测试方法测得的双K、双G断裂韧度及其中间参量的尺寸效应;最后研究了钢纤维和碳纳米管对于RPC材料断裂性能的影响。采用混凝土材料浇筑了改进的圆形紧凑拉伸试件。试件直径分别为150mm、200mm、250mm和300mm,共计4组,16个试件。通过测定分析不同尺寸试件的双K、双G断裂参数的方差、变异系数的大小,比较了数据的离散性,验证了改进的圆形紧凑拉伸法的稳定性;随后对双K、双G断裂韧度及其中间参量的尺寸效应进行分析。发现起裂荷载Pini、峰值荷载Pmax、临界裂缝张开口位移CMODc、临界裂缝长度ac等中间参量均存在明显的尺寸效应,随着试件直径的增大而增大。当试件直径大于200mm时,在本次的试验范围内,起裂韧度KICini和起裂能量释放率GICini并没有明显的尺寸效应;失稳韧度KICun和失稳能量释放率GICun随着试件直径的增大而增大,但是增长的幅度较小。采用活性粉末混凝土、钢纤维增强的活性粉末混凝土、钢纤维和多壁碳纳米管共同增强的活性粉末混凝土三种材料浇筑了 3组共计15个试件。应用改进的圆形紧凑拉伸法研究了起裂荷载Pini、起裂时裂缝张开口位移CMODini、起裂韧度KICini和起裂能量释放率GICini等断裂参数的变化,发现纤维材料的加入可以有效延缓裂缝的开裂。通过研究失稳荷载Pmax、临界裂缝张开口位移CMODc、临界裂缝长度ac、失稳韧度KICun和失稳能量释放率GICun等断裂参数的变化,发现纤维材料的加入可以提高裂缝扩展阻力,延缓裂缝的扩展过程。与活性粉末混凝土相比,加入钢纤维和多壁碳纳米管后材料的断裂性能得到极大的提升。加入钢纤维后材料的起裂韧度KICini提高了 743.5%、起裂能量释放率GICini提高为活性粉末混凝土的24倍;失稳韧度KICun提高了 1947.1%、失稳能量释放率GICun提高为活性粉末混凝土的153倍。加入多壁碳纳米管后,材料断裂力学性能进一步提高。与钢纤维增强的活性粉末混凝土相比,起裂韧度KICini提高了 14.6%、起裂能量释放率GICini提高了 43.1%;失稳韧度KICun提高了 26.7%、失稳能量释放率GICun提高了 70.7%。