钢纤维混凝土动态压缩与拉伸力学特性试验研究

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为明确钢纤维含量对混凝土动态压缩和拉伸力学特性的综合影响机制,制备了钢纤维体积含量分别为0%(C50素混凝土)、2%、3%和4%的钢纤维混凝土试样,采用霍普金森压杆(SHPB)装置开展不同冲击气压下的钢纤维混凝土动态压缩和动态巴西劈裂试验,并结合高速摄影记录试样动态裂纹的演化过程。试验结果表明:在相同冲击气压下,钢纤维混凝土试样的动态压缩强度和动态劈裂拉伸强度与钢纤维含量正相关,其吸能程度和破碎程度正相关,表明钢纤维的存在会抑制混凝土的破碎,不利于钢纤维混凝土试样对冲击能量的吸收与耗散,并且吸能率存在30%~36%的上限区间;钢纤维对混凝土的动态劈裂拉伸强度的提升显著高于其动态抗压强度,当钢纤维含量在2%~3%时,混凝土强度提升较显著,对于混凝土强度较高、甚至有抗爆需求的钢纤维混凝土,结合试验数据、工程经济成本、技术可控性等方面考虑,该含量可作为实际工程中较为合理的选取标准;钢纤维混凝土试样动态劈裂和压缩破坏机理不同,劈裂破坏钢纤维需从混凝土中拔出,对混凝土动态裂缝扩展的阻碍和约束作用明显,而动态压缩过程中,由于钢纤维混凝土整体破碎,钢纤维和混凝土之间发生剥离导致增韧作用失效。
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