混杂纤维轻骨料混凝土冲击动力性能试验研讨.pdf

第九届全国冲击动力学学术会议论文集 混杂纤维轻骨料混凝土冲击动力性能 试验研究 吴平安， 高明亮， 杨洁， 刘首 (总参工程兵第四设计研究院，北京100036) 摘要：本文首先介绍了所研制的高强高性能混杂纤维轻骨料混凝士，然后对其进行了SHPB冲击试验。试验表明，混 杂纤维轻骨料混凝十是一种脚变速率敏感材料，其心变速率效应比普通混凝土的要商。随应变速率增加，其抗压强 度、弹性模量及韧性都人幅增加，但其峰值应变对应变速牢不敏感。其特别适合用作抗爆炸、冲击材料。 关键词：混杂纤维，高强陶粒、混凝土，分离式Hopkinson骶杆、冲击、动力性能，强度，韧性 中图分类号：Tu528．572，Tu528．2，Tu502+．6文献标识码：A 0 引言 高强轻骨料混凝士(LⅥ，AC)冈其轻质、高强、保温隔热、耐火、隔声、抗震性能好、经济环保、 耐久性好等众多优点成为近年颇受欢迎的建筑材料之一。在十木T程，特别是在高层、大跨、桥梁、 海洋等建筑中得到了广泛的应tElj【l。J。美国采用高效外加剂配制的砂轻混凝十，实验室的强度可达 100MPa【4】。高强轻骨料混凝十的脆性比高强混凝土更为突出，内部应力达剑其标准立方体抗压强度 的30％【5】时即已开裂，在混凝-}：基体中掺加各类纤维是提高混凝十韧性的有效途径f6，7l。目前纤维混 凝十中钢纤维、聚丙烯纤维的应用研究较多。钢纤维能较好改善轻骨料混凝十的力学性能，但对其 密度增加明显【81，不利于轻骨料混凝十轻质优势的发挥；而聚丙烯纤维对其力学性能的改善程度相 对有限。 混凝十中掺入单一纤维，往往只能改善其某一层次的性能。为了从整体上提高混凝士的综合性 能，可以掺入混杂纤维19，如】。文献…J配制出了具有正混杂效应的混杂纤维(聚丙烯细纤维和塑钢粗 纤维)高强高性能轻骨料混凝十，其综合力学性能比相应配比的素轻骨料混凝土的明显提高。 混凝土材料是明显的率相关材料，极限强度随应变率的增加而增加。对上述混杂纤维轻骨料混 凝十的准静态力学性能已经比较清楚，但对其动力力学性能还要进一步研究。目前研究同体材料的 动力力学性能的试验方法主要有MTS伺服机f12】、落锤冲击试验【m1 用SHPB试验装置进行研究。 分离式SHPB装置是目前测试材料动态力学性能最基本的试验装置。为了测量混凝十等非均匀 来，T程兵科研三所张守保等人建立了国内直径最人的100mmsHPB装置，本文中混杂纤维轻骨料 混凝十的冲击压缩试验即在该装置上完成。 本文在文献…】配制出混杂纤维轻骨料混凝-十的基础上，进一步对其进行了HoPKINSoN压杆冲 击试验，研究了其动力力学性能。 1 混杂纤维轻骨料混凝土 1．1 原材料 混杂纤维轻骨料混凝士的原材料主要有：42．5R级普通硅酸盐水泥，密度3．19／cm3，抗压、抗折 6lO 第九届全国冲击动力学学术会议论文集 比表面积20m2／g；萘系高效减水剂，粉态，减水率20％以上。混杂纤维为聚丙烯纤维和塑钢纤维的 混合，各纤维的物理力学性能见表1。 表l试验用纤维物性指标 1．2配合比设计 经系列配比试验优化，得到力学综合性能最好的混杂纤维轻7胃’料混凝士的配合比如表2中的S4 组所示。 表2纤维轻骨料混凝jI：试验配合比 注：表中“一”表不末进行测试：西、瓜分别袭不龄j{Ij分别为7天和28大的立方体抗址强度：硅粉掺重为水泥质量的10％：减水刑掺毒 为水泥质量的l％；净Hj水量可通过水胶比获得；劈挣强度、抗折强度(JRJ2s)在28天龄期时测试。 1．3力学性能分析 试验所得轻骨料混凝十的龄期分别为7天、28大的立方体抗压强度、劈拉强度和抗折强度见表 2。表中增加了轻骨料混凝土、聚丙烯纤维轻骨料混凝士、塑钢纤维轻骨料混凝土的相应试验数据， 以比较各种轻骨料混凝十的优缺点。 由表2可知，掺入纤维后轻骨料混凝士的立方体抗压强度略有降低，而劈裂抗拉强度、抗折强 度提高明显。混杂纤维轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度高于体积掺量相近的翅钢纤维轻骨料混凝士 (S4、S3)，远高于素轻骨料混凝土，抗