水力冲击混凝土裂纹扩展机理及CT尺度损伤研究

刘佳亮， 张 娣， 王梦瑾

(1.重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074； 2.重庆交通大学 交通土建工程材料国家地方联合工程实验室，重庆 400074； 3.重庆交通大学 山区桥梁结构与材料教育部工程研究中心，重庆 400074)

混凝土作为重要的建筑材料，广泛应用于建筑、交通、水利、矿业等众多领域，由于载荷、风化、腐蚀、温差效应等因素的影响，混凝土结构维修改造任务会日益增重。目前对于混凝土出现的裂缝、孔洞、边缘破损、板拱起等病害的维修，普遍采用振动锤、风镐、炮机等传统机械方法破除，露出钢筋以便重新浇筑、翻新。事实证明这些方法存在作业环境差、工作效率低、劳动强度大等问题，而且无法区分混凝土性能强弱，施工质量较差，极易产生新裂纹，造成混凝土钢筋松动，修复质量无法保证。

水力破除混凝土是一种突破传统机械方式的破碎技术，具有振动小、无污染及可选择性破除等特点，在质量、安全、环保等方面优势明显。但由于水力破碎混凝土过程十分短暂(微秒级)，涉及流体与固体非线性碰撞动力耦合问题，且作用机理较复杂，混凝土在水力作用下的破坏机理尚不明晰，水力破除混凝土技术仍存在门槛泵压较高，比能耗较大，局部精确破碎及可控致裂技术不足等问题，而解决以上问题关键建立在对水力冲击混凝土裂纹扩展、致损特征研究之上。

许多学者采用理论分析及数值模拟方法，对水力侵彻脆性材料，如混凝土、岩石等的力学行为及规律进行研究，取得了一定的研究成果。……