研究背景
建筑防火领域，混凝土结构常面临极端高温灼烧后与消防喷水冷却的双重作用，对混凝土的微观结构和断裂力学性能有显著影响。
近期，上海大学研究团队，开展了基于数字图像相关技术DIC技术与声发射AE技术的实验研究，高精度分析高温快速冷却对高性能混凝土(HPC)断裂性能的影响。
详见论文《Study on the fracture mechanical properties of high performance concrete (HPC) with rapid cooling after high temperature》
实验平台
由千眼狼Revealer DIC系统与其他配套设备组成。
1.DIC测量系统：千眼狼Revealer DIC 三维测量设备，含2台超高清高速相机，详见图1。RDIC应变场测量软件，支持实时生成位移与应变云图，支持裂纹扩展分析，可定位裂纹尖端、计算张开角。
图1 千眼狼Revealer DIC测量系统
2. 配套设备：1）高温炉：最高1000°C，控温精度±1°C，模拟火灾高温环境。2）液压伺服机：三弯梁加载（0.3 mm/min位移控制），负载传感器测量范围0 kN~2000 kN，位移传感器的测量范围为0 mm~200 mm，引伸计测量范围为0 mm~10 mm，用于同步采集载荷-位移数据。3）声发射系统：50-400 kHz传感器，用于捕捉裂纹扩展的声信号。
实验步骤
1.试件制备研究团队制备了普通混凝土(PC)和高性能混凝土(HPC)两种材料的三点弯曲梁试件，试件尺寸为550mm×150mm×100mm，预切口长度为60mm，切口高度比为0.4，跨度为450mm，跨度高度比为3。
2. 高温与冷却处理：预干燥后，将试件分别在20°C、200°C、400°C、600°C和800°C高温工况下进行处理后，立即置于冷却池中冷却90分钟，模拟消防喷淋场景。
图2 高温后混凝土的表现特性
3. 加载试验：冷却后的试件进行三点弯曲梁加载试验。采用液压伺服试验机以0.3mm/min加载，通过DIC应变系统采集试件表面的散斑图像，同时记录液压伺服机的荷载-时间曲线和位移-时间曲线，以及用引伸计记录荷载-裂缝开口位移CMOD值，与DIC测量结果高度吻合，详见图3。
图3 DIC测量与引伸计测量的CMOD值对比
4. 数据分析：通过DIC测量系统分析采集到的图像，每隔5个像素画一条线裂缝，分析横向位移跳变点，定位裂纹尖端，详见图4。同时，结合声发射(AE)技术，分析混凝土的损伤过程。
图4 裂缝长度计算示意图
实验结论
DIC应变测量系统分析发现，HPC裂纹萌生阶段随温度显著提前，常温下为Pre-60%峰值载荷，800°C时提前至Pre-10%。DIC测得HPC在600°C后裂纹扩展速率均匀化，而PC在200°C即软化，证明HPC拥有更优的界面致密性。同时DIC与引伸计、AE测量数据互验，也验证非接触测量的可靠性。
实验展望
通过千眼狼Revealer DIC应变测量系统，研究人员揭示了不同材料成分和配比对混凝土断裂性能的影响。在复杂加载条件下，千眼狼DIC系统可实时监测混凝土的变形和裂缝发展，为深入理解混凝土的力学行为提供动态数据支持，推动建筑材料研究创新取得更高水平发展。
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