混凝土厚板和轉(zhuǎn)換梁靜態(tài)破碎試驗(yàn)

姜智盛，鄭文忠，侯曉萌，李瑞森，郭常順

(1.結(jié)構(gòu)工程災(zāi)變與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(哈爾濱工業(yè)大學(xué))，哈爾濱 150090； 2.土木工程智能防災(zāi)減災(zāi)工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(哈爾濱工業(yè)大學(xué))，哈爾濱 150090)

靜態(tài)破碎技術(shù)是將按一定水劑比攪拌好的靜態(tài)破碎劑(static crushing agent，簡(jiǎn)稱SCA)漿體灌入巖石或混凝土的鉆孔中，其水化反應(yīng)引起的體積膨脹會(huì)使孔壁受到環(huán)向膨脹壓力，從而導(dǎo)致巖石與混凝土這類抗拉強(qiáng)度相對(duì)較低的脆性材料產(chǎn)生明顯的裂縫擴(kuò)展以實(shí)現(xiàn)破碎的技術(shù)。與傳統(tǒng)的拆除方法(人工拆除、機(jī)械拆除、爆破拆除等)相比，靜態(tài)破碎技術(shù)具有安全、施工簡(jiǎn)單、無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音、無(wú)有害氣體等優(yōu)點(diǎn)[1-2]，近年來(lái)已引起學(xué)者們的廣泛關(guān)注。

岳中文等[3]進(jìn)行了單孔圓柱體砂漿試件的靜態(tài)破碎試驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)圓柱體單孔下的破壞形態(tài)與方形塊體單孔下的破壞形態(tài)不同，圓柱體試件的破壞形態(tài)為在某條直徑方向形成兩條主裂縫。鄭志濤等[4]、Laefer等[5]、謝益盛等[6]基于電阻應(yīng)變法探究了孔徑對(duì)膨脹壓應(yīng)力的影響，研究發(fā)現(xiàn)孔徑越大所產(chǎn)生的膨脹壓應(yīng)力越大。Shang等[7]基于彈性理論和厚壁鋼管理論探究了孔徑和孔間距對(duì)孔間拉應(yīng)力的影響，研究發(fā)現(xiàn)孔間距增大、孔徑減小均會(huì)使孔間拉應(yīng)力減小。唐烈先等[8]基于RFPA2D軟件進(jìn)行了雙孔下素混凝土的靜態(tài)破碎數(shù)值試驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)孔間距增大會(huì)導(dǎo)致裂縫發(fā)展緩慢，當(dāng)孔間距達(dá)到60 cm時(shí)兩孔間已無(wú)法形成連通裂縫。Cho等[9]基于有限元軟件模擬了素混凝土靜態(tài)破碎時(shí)裂縫的發(fā)展過(guò)程，研究發(fā)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度越高、孔間距越大裂縫連通所需的膨脹壓應(yīng)力越大。薛志翔等[10]進(jìn)行了配筋混凝土試塊和素混凝土試塊的靜態(tài)破碎試驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)鋼筋的約束會(huì)延長(zhǎng)開(kāi)裂時(shí)間并減小裂縫的寬度。李瑞森[11]進(jìn)行了鋼筋混凝土柱墩的靜態(tài)破碎試驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)構(gòu)件中鋼筋的約束不會(huì)阻止混凝土開(kāi)裂，而是使混凝土無(wú)法酥碎，從而導(dǎo)致破碎效果不理想。

混凝土厚板和轉(zhuǎn)換梁是建筑結(jié)構(gòu)中重要的水平構(gòu)件，因較大的截面尺寸、較多的配筋導(dǎo)致拆除困難。以往的研究中尚缺少對(duì)鋼筋約束導(dǎo)致破碎效果較差這一問(wèn)題的解決方法，因此，本文基于靜態(tài)破碎技術(shù)，針對(duì)拆除過(guò)程中較多配筋會(huì)限制裂縫發(fā)展、延長(zhǎng)開(kāi)裂時(shí)間等問(wèn)題，提出在破碎前采用機(jī)械手段切斷或剔除配筋的方法，并系統(tǒng)性地分析了不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，以期為靜態(tài)破碎技術(shù)的工程應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)概況

3個(gè)混凝土厚板的試件設(shè)計(jì)見(jiàn)表1，混凝土厚板的配筋形式為：在混凝土厚板頂部和底部各配置一排鋼筋牌號(hào)為HRB400、間距為200 mm、直徑為12 mm的水平鋼筋網(wǎng)，配筋見(jiàn)圖1。使用鑿巖機(jī)垂直于厚板頂面鉆孔，選用“4×4”的布孔形式，依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)將孔徑取為40 mm(孔徑較小時(shí)無(wú)法獲得足夠的膨脹力，孔徑較大時(shí)易發(fā)生沖孔)，依據(jù)課題組前期的研究結(jié)果[12]將孔間距取為250、300 mm，孔深取為板厚的80%，為便于試驗(yàn)現(xiàn)象的描述以及后續(xù)的分析，將厚板上的鉆孔分為角部孔、邊部孔和中部孔三類，布孔示意見(jiàn)圖2。試件S-2采用風(fēng)鎬剔除厚板上部混凝土保護(hù)層和縱筋再鉆孔的方法，上表面保護(hù)層剔除的厚度為80 mm。試件S-3采用先鉆孔再使用墻鋸沿孔連線及其延長(zhǎng)線雙向切斷厚板上部縱筋的方法，切割深度為80 mm，切縫寬度為4 mm，試件S-2和S-3處理后的實(shí)物見(jiàn)圖3。試件S-1未作處理。

表1 混凝土厚板試件設(shè)計(jì)Tab.1 Design of thick concrete slab

圖1 混凝土厚板配筋Fig.1 Reinforcement drawing of thick concrete slab

7個(gè)混凝土轉(zhuǎn)換梁的試件設(shè)計(jì)見(jiàn)表2，混凝土轉(zhuǎn)換梁的配筋形式為：配置鋼筋牌號(hào)為HRB400、間距為200 mm、直徑為8 mm的箍筋，鋼筋牌號(hào)為HRB400、間距為200 mm、直徑為12 mm的縱筋，鋼筋牌號(hào)為HRB400、間距為200 mm、直徑為8 mm的拉結(jié)筋，配筋見(jiàn)圖4。同樣使用鑿巖機(jī)鉆孔，孔徑、孔間距和孔排距等參數(shù)的選取依據(jù)與破碎混凝土厚板時(shí)的選取依據(jù)相同。傾斜向下斜交于轉(zhuǎn)換梁側(cè)面鉆孔進(jìn)行混凝土轉(zhuǎn)換梁破碎時(shí)，采用“5×3”的布孔形式，鉆孔與梁高度方向的夾角為60°，孔底部與梁側(cè)面的水平距離為100 mm。垂直于轉(zhuǎn)換梁頂面鉆孔進(jìn)行混凝土轉(zhuǎn)換梁破碎時(shí)，采用“一”字形單排孔的布孔形式，為分析孔深對(duì)破碎效果的影響，孔深分別取為梁高的25%、45%、80%和90%，轉(zhuǎn)換梁試件的布孔示意見(jiàn)圖5。試件B-2在梁側(cè)面使用墻鋸沿孔口的連線及延長(zhǎng)線切斷孔口所在側(cè)面的箍筋和縱筋，同時(shí)切斷鉆孔延長(zhǎng)線與另一側(cè)面交點(diǎn)的連線及延長(zhǎng)線所交縱筋和箍筋。試件B-3僅在梁側(cè)面使用墻鋸沿孔口的連線及延長(zhǎng)線切斷孔口所在側(cè)面箍筋，同時(shí)切斷鉆孔延長(zhǎng)線與另一側(cè)面交點(diǎn)的連線及延長(zhǎng)線所交箍筋。試件B-4、B-5、B-6和B-7在梁頂面使用墻鋸沿孔連線及延長(zhǎng)線切斷頂部箍筋。各試件處理后的實(shí)物見(jiàn)圖6，上述試件的切割深度均為50 mm，切縫寬度為4 mm。試件B-1未作處理。

圖2 混凝土厚板布孔示意Fig.2 Hole layout of thick concrete slab

圖3 混凝土厚板處理后實(shí)物Fig.3 Picture of thick concrete slab after treatment

表2 混凝土轉(zhuǎn)換梁試件設(shè)計(jì)Tab.2 Design of concrete transfer beam

圖4 混凝土轉(zhuǎn)換梁配筋Fig.4 Reinforcement drawing of concrete transfer beam

圖5 混凝土轉(zhuǎn)換梁布孔示意Fig.5 Hole layout of concrete transfer beam

圖6 混凝土轉(zhuǎn)換梁處理后實(shí)物Fig.6 Picture of concrete transfer beam after treatment

試驗(yàn)用靜態(tài)破碎劑為施必達(dá)(大連)公司生產(chǎn)的S-611石灰型無(wú)聲爆破劑，根據(jù)其使用說(shuō)明以及攪拌后漿體的流動(dòng)性，將水劑比取為0.3，鉆孔灌入破碎劑漿體后未采取封孔措施。此外，基于電阻應(yīng)變法(將按一定水劑比攪拌好的破碎劑漿體倒入直徑40 mm、壁厚5.35 mm、高500 mm且封底的鋼管中，測(cè)定鋼管外表面的拉伸應(yīng)變，基于彈性理論計(jì)算得破碎劑產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力)獲得了破碎劑徑向膨脹壓應(yīng)力的時(shí)程曲線，見(jiàn)圖7。此外，水劑比為0.3時(shí)，S-611型無(wú)聲爆破劑的自由體積膨脹率為310%。

圖7 膨脹壓應(yīng)力時(shí)程曲線Fig.7 Time history curves of expansion pressure

2 試驗(yàn)現(xiàn)象及分析

2.1 混凝土厚板試驗(yàn)現(xiàn)象及分析

試件S-1：鉆孔灌入破碎劑漿體后1 h左右外圍3個(gè)孔噴孔(分析噴孔的原因?yàn)椋涸嚰-1外圍3個(gè)孔為本次試驗(yàn)最后灌入破碎劑漿體的鉆孔，此時(shí)環(huán)境溫度較高，從而導(dǎo)致噴孔)，7 h時(shí)試件頂面角部孔周?chē)霈F(xiàn)裂縫。隨著時(shí)間推移，角部孔周?chē)牧芽p繼續(xù)發(fā)展并與邊部孔連通，中部孔周?chē)嗬^形成微裂縫，同時(shí)試件側(cè)表面的中間位置出現(xiàn)水平裂縫。隨著破碎劑水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，已形成的裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，除噴孔的鉆孔外，試件頂面各孔之間均形成連通裂縫。試件的整體裂縫主要沿側(cè)面的水平裂縫發(fā)展，側(cè)面水平裂縫的寬度遠(yuǎn)大于頂面裂縫的寬度。試件S-1頂面和某一側(cè)面的裂縫發(fā)展過(guò)程見(jiàn)圖8。

試件S-2：鉆孔灌入破碎劑漿體2.5 h時(shí)發(fā)現(xiàn)試件頂面角部孔周?chē)紫瘸霈F(xiàn)裂縫。隨著時(shí)間推移，角部孔與邊部孔之間和各邊部孔之間形成連通裂縫，試件角部處的混凝土脫落。隨著破碎劑水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，已連通的裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，中部孔與邊部孔之間和各中部孔之間的裂縫也相繼連通，并隨著時(shí)間的推移裂縫寬度逐漸增大，同時(shí)豎向裂縫逐漸延伸至試件底部。裂縫發(fā)展穩(wěn)定后，試件S-2破碎后形成15塊塊體，外圍區(qū)域9塊，其中形成塊體的短邊尺寸均為150 mm，最大長(zhǎng)邊尺寸為900 mm，內(nèi)部區(qū)域6塊，其中形成塊體的短邊尺寸均為300 mm，最大長(zhǎng)邊尺寸為750 mm。試件S-2頂面的裂縫發(fā)展過(guò)程見(jiàn)圖9。

試件S-3：鉆孔灌入破碎劑漿體5 h時(shí)試件頂面切縫的寬度開(kāi)始增大。隨著時(shí)間推移，切縫寬度繼續(xù)增大，角部處和邊部處切縫的寬度大于中部區(qū)域切縫的寬度。隨著破碎劑水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，切縫寬度繼續(xù)增大，角部處和邊部處的混凝土脫落，同時(shí)豎向裂縫逐漸延伸至試件底部。試件的整體裂縫主要沿切縫發(fā)展，但會(huì)存在少數(shù)兩孔之間切縫寬度增長(zhǎng)不明顯的情況。裂縫發(fā)展穩(wěn)定后，試件S-3破碎后形成15塊塊體，外圍區(qū)域8塊，其中形成塊體的短邊尺寸均為150 mm，最大長(zhǎng)邊尺寸為750 mm，內(nèi)部區(qū)域7塊，其中形成塊體的短邊尺寸均為300 mm，最大長(zhǎng)邊尺寸為600 mm。試件S-3頂面的裂縫發(fā)展過(guò)程見(jiàn)圖10。

圖8 S-1裂縫發(fā)展過(guò)程Fig.8 Crack development process of S-1

圖9 S-2裂縫發(fā)展過(guò)程Fig.9 Crack development process of S-2

圖10 S-3裂縫發(fā)展過(guò)程Fig.10 Crack development process of S-3

綜合分析3個(gè)厚板試件的試驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)：板內(nèi)縱筋的約束會(huì)限制裂縫發(fā)展，未去除鋼筋約束時(shí)，各孔之間可以形成連通裂縫但寬度相對(duì)較小；切斷或剔除縱筋后，試件頂面各孔之間裂縫發(fā)展明顯；兩種方法破碎后形成塊體的數(shù)量相同，破碎后形成塊體的尺寸相近，其短邊尺寸均為孔間距或孔邊距，便于繼續(xù)沿長(zhǎng)邊方向打碎使其分成更小的塊體。

2.2 混凝土轉(zhuǎn)換梁試驗(yàn)現(xiàn)象及分析

為便于試驗(yàn)現(xiàn)象的描述，將轉(zhuǎn)換梁試件的鉆孔面定義為正面，鉆孔面的對(duì)應(yīng)面定義為背面，此外，將轉(zhuǎn)換梁試件的兩個(gè)端面按方位定義為左側(cè)面和右側(cè)面。

試件B-1：鉆孔灌入破碎劑漿體7 h時(shí)試件外圍孔周開(kāi)始形成裂縫。隨著時(shí)間推移，外圍孔間的裂縫逐漸連通，內(nèi)部孔周?chē)查_(kāi)始形成微裂縫，外圍孔周?chē)芽p的寬度大于內(nèi)部孔周?chē)芽p的寬度。隨著破碎劑水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，已連通的裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，內(nèi)部孔之間裂縫也相繼連通，并隨著時(shí)間的推移裂縫寬度逐漸增大。試件B-1正面和背面的裂縫發(fā)展過(guò)程見(jiàn)圖11。

圖11 B-1裂縫發(fā)展過(guò)程Fig.11 Crack development process of B-1

試件B-2：鉆孔灌入破碎劑漿體1.5 h時(shí)試件中部豎向切縫的寬度開(kāi)始增大。隨著時(shí)間推移，試件中部豎向切縫的寬度繼續(xù)增大，兩側(cè)豎向切縫的寬度也逐漸增大。隨著破碎劑水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，3條豎向切縫的寬度繼續(xù)增大，試件的整體裂縫主要沿3條豎向切縫發(fā)展。其破壞形式為沿3列孔被破碎為4塊，其中邊部?jī)蓧K的短邊尺寸為150 mm，中部?jī)蓧K的短邊尺寸為300 mm，長(zhǎng)邊尺寸均為梁高。試件B-2正面和背面的裂縫發(fā)展過(guò)程見(jiàn)圖12。

試件B-3：鉆孔灌入破碎劑漿體5 h時(shí)試件最上排切縫的寬度開(kāi)始增大，并在側(cè)面觀察到斜裂縫。隨著時(shí)間推移，從上向下每排切縫寬度依次增大，側(cè)面的斜裂縫也依次形成并逐漸擴(kuò)展。隨著破碎劑水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，每排水平切縫與側(cè)面斜裂縫的寬度繼續(xù)增大，試件的整體裂縫主要沿每排水平切縫與側(cè)面斜裂縫發(fā)展。其破壞形式為沿5排孔被破碎為6塊，其中破碎后形成塊體的短邊尺寸均為300 mm，長(zhǎng)邊尺寸均為梁長(zhǎng)。試件B-3正面、背面以及兩側(cè)面的裂縫發(fā)展過(guò)程見(jiàn)圖13。

圖12 B-2裂縫發(fā)展過(guò)程Fig.12 Crack development process of B-2

圖13 B-3裂縫發(fā)展過(guò)程Fig.13 Crack development process of B-3

試件B-4、B-5、B-6和B-7：試件B-4、B-5、B-6和B-7裂縫的發(fā)展過(guò)程相同。鉆孔灌入破碎劑漿體5 h時(shí)試件頂面切縫的寬度開(kāi)始增大，側(cè)面出現(xiàn)從切縫處向下延伸的豎向裂縫。隨著時(shí)間推移，頂面切縫的寬度不斷增大，切縫處的豎向裂縫不斷發(fā)展，并在側(cè)面觀察到新的豎向裂縫。隨著破碎劑水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，頂面切縫與側(cè)面豎向裂縫繼續(xù)發(fā)展。試件的整體裂縫主要沿頂面切縫與側(cè)面豎向裂縫發(fā)展，其破壞形式為沿孔被破碎為兩塊，短邊尺寸為梁寬的一半，長(zhǎng)邊尺寸為梁長(zhǎng)。試件B-4、B-5、B-6和B-7頂面和兩側(cè)面的裂縫發(fā)展過(guò)程見(jiàn)圖14～17。

圖14 B-4裂縫發(fā)展過(guò)程Fig.14 Crack development process of B-4

綜合分析7個(gè)轉(zhuǎn)換梁試件的試驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)：傾斜向下斜交于轉(zhuǎn)換梁側(cè)面鉆孔進(jìn)行混凝土轉(zhuǎn)換梁破碎時(shí)，梁內(nèi)的箍筋和縱筋會(huì)限制裂縫的發(fā)展，未去除鋼筋約束時(shí)，各孔之間會(huì)形成連通裂縫，但裂縫寬度相對(duì)較小；切斷箍筋和縱筋后，裂縫會(huì)在豎向切縫處發(fā)展，破碎后形成塊體的短邊尺寸為孔間距，可繼續(xù)沿梁高度方向打碎使其分成更小的塊體；僅切斷箍筋后，裂縫會(huì)在水平切縫處發(fā)展，并在側(cè)面形成斜裂縫，破碎后形成塊體的短邊尺寸為孔排距，可繼續(xù)沿梁長(zhǎng)度方向打碎使其分成更小的塊體；垂直于轉(zhuǎn)換梁頂面鉆孔進(jìn)行混凝土轉(zhuǎn)換梁破碎時(shí)，切斷頂部箍筋后，裂縫會(huì)在梁頂面切縫處發(fā)展，并在側(cè)面形成兩到三條豎向裂縫，其破壞形式為沿頂面切縫被破碎為兩塊，短邊尺寸為梁寬的一半，可繼續(xù)沿梁長(zhǎng)度方向打碎使其分成更小的塊體。

圖15 B-5裂縫發(fā)展過(guò)程Fig.15 Crack development process of B-5

圖16 B-6裂縫發(fā)展過(guò)程Fig.16 Crack development process of B-6

3 靜態(tài)破碎效果分析

3.1 混凝土厚板靜態(tài)破碎效果分析

課題組前期研究中使用破碎劑體積膨脹率表示破碎效果，即假設(shè)混凝土塊體破碎后孔的形狀仍近似為圓形，便可計(jì)算得破碎劑的體積膨脹率[12]。破碎混凝土厚板時(shí)，孔周裂縫的發(fā)展與單孔下混凝土塊體孔周裂縫的發(fā)展相近，在平面內(nèi)可假設(shè)破碎后孔的形狀為圓形，在空間中可假設(shè)破碎后孔的形狀為圓臺(tái)。因此，本部分仍使用破碎劑體積膨脹率來(lái)表示破碎效果，破碎劑體積膨脹率可根據(jù)式(1)計(jì)算。同時(shí)使用裂縫面積比表示混凝土厚板的破碎效果，其為厚板頂面裂縫面積之和與厚板頂面面積之比，裂縫面積比可根據(jù)式(2)計(jì)算。

圖17 B-7裂縫發(fā)展過(guò)程Fig.17 Crack development process of B-7

(1)

(2)

基于試件S-2和S-3的試驗(yàn)結(jié)果，建立以破碎劑體積膨脹率為縱坐標(biāo)、鉆孔灌入破碎劑漿體后的時(shí)間為橫坐標(biāo)的時(shí)程曲線，見(jiàn)圖18、19。分析曲線發(fā)現(xiàn)：開(kāi)裂后，破碎劑體積膨脹率隨著時(shí)間推移而不斷增大，前期發(fā)展快，后期發(fā)展緩慢并逐漸趨于穩(wěn)定，此外，角部孔的體積膨脹率最大，邊部孔次之，中部孔最小。

圖18 破碎劑體積膨脹率時(shí)程曲線(S-2)Fig.18 Time history curves of volume expansion rate of crushing agent(S-2)

圖19 破碎劑體積膨脹率時(shí)程曲線(S-3)Fig.19 Time history curves of volume expansion rate of crushing agent(S-3)

為更直觀對(duì)比切斷和剔除縱筋兩種方法，分別建立以試件內(nèi)所有鉆孔體積膨脹率的平均值與裂縫面積比為縱坐標(biāo)，鉆孔灌入破碎劑漿體后的時(shí)間為橫坐標(biāo)的時(shí)程曲線，見(jiàn)圖20、21。分析曲線可以發(fā)現(xiàn)：剔除縱筋后，角部孔和邊部孔在灌入破碎劑漿體2.5 h時(shí)孔周出現(xiàn)裂縫，切斷縱筋后，在鉆孔灌入破碎劑漿體5 h時(shí)切縫寬度增長(zhǎng)，前種方法的開(kāi)裂時(shí)間早于后種方法；鉆孔灌入破碎劑漿體48 h時(shí)裂縫已近乎發(fā)展穩(wěn)定，剔除縱筋后，破碎劑體積膨脹率和裂縫面積比分別為110.1%、18.6%，切斷縱筋后，破碎劑體積膨脹率和裂縫面積比分別為164.8%、23.3%，后種方法的破碎效果優(yōu)于前種方法。

3.2 混凝土轉(zhuǎn)換梁靜態(tài)破碎效果分析

基于試件B-2的試驗(yàn)結(jié)果，建立以正面和背面切縫寬度的平均值為縱坐標(biāo)、鉆孔灌入破碎劑漿體后的時(shí)間為橫坐標(biāo)的時(shí)程曲線，見(jiàn)圖22。分析曲線可發(fā)現(xiàn)：開(kāi)裂后，切縫寬度隨著時(shí)間推移而不斷增大，前期發(fā)展快，后期發(fā)展緩慢并逐漸趨于穩(wěn)定；切斷梁內(nèi)箍筋和縱筋后，裂縫主要沿豎向切縫發(fā)展。鉆孔灌入破碎劑漿體48 h時(shí)切縫寬度已近乎不再增長(zhǎng)，此時(shí)各列切縫的平均寬度為26.5、24.5、28.7 mm。

圖20 破碎劑體積膨脹率時(shí)程曲線Fig.20 Time history curves of volume expansion rate of crushing agent

圖21 裂縫面積比時(shí)程曲線Fig.21 Time history curves of crack area ratio

圖22 切縫寬度時(shí)程曲線(B-2)Fig.22 Time history curves of cut seam width (B-2)

基于試件B-3的試驗(yàn)結(jié)果，建立以試件各排正面切縫寬度、背面切縫寬度和兩側(cè)面斜裂縫寬度的平均值為縱坐標(biāo)、鉆孔灌入破碎劑漿體后的時(shí)間為橫坐標(biāo)的時(shí)程曲線，見(jiàn)圖23。分析曲線可以發(fā)現(xiàn)：開(kāi)裂后，裂縫寬度隨著時(shí)間推移而不斷增大，試驗(yàn)前期各排切縫由上到下依次開(kāi)展，前期發(fā)展快，后期發(fā)展緩慢并逐漸趨于穩(wěn)定。鉆孔灌入破碎劑漿體48 h時(shí)裂縫寬度已近乎不再增長(zhǎng)，此時(shí)各層裂縫的平均寬度為23.6、30.2、17.1、24.2、23.6 mm。

圖23 裂縫寬度時(shí)程曲線(B-3)Fig.23 Time history curves of crack width (B-3)

基于試件B-4、B-5、B-6和B-7的試驗(yàn)結(jié)果，建立以梁頂面切縫寬度為縱坐標(biāo)、鉆孔灌入破碎劑漿體后的時(shí)間為橫坐標(biāo)的時(shí)程曲線，見(jiàn)圖24。分析曲線可以發(fā)現(xiàn)：開(kāi)裂后，切縫寬度隨著時(shí)間推移而不斷增大，前期發(fā)展快，后期發(fā)展緩慢并逐漸趨于穩(wěn)定；鉆孔灌入破碎劑漿體48 h時(shí)切縫寬度已近乎不再增長(zhǎng)，此時(shí)試件B-4、B-5和B-6頂面的切縫寬度分別為13.79、13.98、14.14 mm，孔深由25%增大至50%再增大至80%，切縫寬度依次增長(zhǎng)1.4%、1.1%；孔間距由300 mm縮短到150 mm時(shí)，切縫寬度增長(zhǎng)77.5%。

圖24 切縫寬度時(shí)程曲線(B-4、B-5、B-6、B-7)Fig.24 Time history curves of cut seam width (B-4,B-5,B-6,B-7)

4 結(jié) 論

1)垂直于厚板頂面鉆孔進(jìn)行混凝土厚板破碎時(shí)，厚板內(nèi)縱筋會(huì)影響靜態(tài)破碎過(guò)程中的開(kāi)裂程度，沿孔連線及其延長(zhǎng)線切斷厚板上部縱筋或剔除厚板上部縱筋均可有效去除鋼筋約束，獲得較好的破碎效果。破碎后形成塊體的短邊尺寸為孔間距或孔邊距，便于繼續(xù)沿長(zhǎng)邊方向打碎使其分成更小的塊體。二者方法相比，切斷縱筋后的破碎效果優(yōu)于剔除縱筋，剔除縱筋后的開(kāi)裂時(shí)間早于切斷縱筋。

2)傾斜向下斜交于轉(zhuǎn)換梁側(cè)面鉆孔進(jìn)行混凝土轉(zhuǎn)換梁破碎時(shí)，轉(zhuǎn)換梁內(nèi)箍筋和縱筋會(huì)影響靜態(tài)破碎過(guò)程中的開(kāi)裂程度，沿孔口的連線及延長(zhǎng)線切斷孔口所在側(cè)面的箍筋或縱筋，同時(shí)切斷鉆孔延長(zhǎng)線與另一側(cè)面交點(diǎn)的連線及延長(zhǎng)線所交縱筋或箍筋可有效去除鋼筋的約束，獲得較好的破碎效果。破碎后形成塊體的短邊尺寸為孔間距、孔排距或孔邊距，便于繼續(xù)沿長(zhǎng)邊方向打碎使其分成更小的塊體。

3)垂直于轉(zhuǎn)換梁頂面鉆孔進(jìn)行混凝土轉(zhuǎn)換梁破碎時(shí)，切斷梁頂箍筋后，梁內(nèi)拉結(jié)筋會(huì)影響靜態(tài)破碎過(guò)程中的開(kāi)裂程度。孔深增大、孔間距減小，均會(huì)導(dǎo)致頂面切縫的寬度增大。