实验观察表明，在混凝土的断裂过程中，微裂纹的集中和微破裂带的形成代表着一种特殊的过程，在该过程中，混凝土的应力应变关系从线性转为非线性、裂纹的扩展由随机转为集中、声发射信号产生突变响应、材料的断裂从微观转为宏观、结构的变形从整体转为局部等等。

所以，对微裂纹的集中和微破裂带形成的观察和研究，是分析材料断裂机理的重要问题之一。采用定量声发射技术对切口混凝土梁在三点弯曲情况下断裂过程中的微裂纹扩展、微裂纹类型及微裂纹产生集中的规律等进行了研究。

试验采用了中心切口试块和旁侧切口试块，旨在考察切口位置的变化对断裂机制的影响。试验结果如图8-5所示。

试验结果表明，对于中心切口试块，其微破裂带主要是由I型裂纹组成，同时其周围随机地分布着大量的混合型和Ⅱ型裂纹，裂纹的集中主要是I型裂纹的贯通，I型裂纹集中的结果是形成宏观裂纹并最后断裂。而对于旁侧切口试块，其切口端部出现的微裂区主要是由混合型裂纹和Ⅱ型裂纹组成。

实验中，还利用三维声发射定位技术对混凝土切口试块在集中拉伸断裂过程中的微裂纹开裂和扩展进行了动态观测。观测结果表明,微破裂带具有三维结构，微裂纹的产生和扩展分布在切口中心线以外的更大的区域里。

微裂纹的发生并不主要集中在试块的表面，而是在主裂纹(切口)附近随机分布着。微裂纹的集中不仅仅只沿着切口的中心线方向发生，而且在切口中心线的垂直方向上也有着明显的集中现象，而且越接近临界荷载，这种集中现象越明显。如图8-6所示。

利用电阻片对混凝土试块预制裂纹端部的微裂区进行研究后发现，电阻片越靠近裂纹尖端，其应变越大，且随着荷载的增大和试件高度的增加，微裂区的长度也增加，参见表8-2.

声发射检测结果则表明，与微裂纹的集中和微破裂带的形成相对应的是声发射率的突发性升高，脉冲幅度的大幅度增大及释放能量的急剧增大。

可以看出，在混凝土材料的断裂过程中，微裂纹的集中和微破裂带的形成有着特殊的意义，它是裂纹扩展由随机转为集中、由微观转为宏观的标志。也是混凝土材料内部结构发生质变的象征。因此，混凝土材料的断裂可以以微破裂带的形成作为断裂的临界状态。而在这一状态下声发射信号所发生的异常变化可以作为这种临界状态的识别特征和判别依据。

所以，如何使对声发射信号的分析和评价定量化，并从定量的角度有效地识别出在断裂临界状态下声发射信号所表现出的“异常识别模式”，对于混凝土材料的断裂力学研究，对于混凝土结构的稳定性监测具有重要意义。

下面将根据声发射的非线性特征来分析和研究混凝土材料在临界断裂状态下的声发射识别特征。