论文部分内容阅读
随着目前各种人为事故灾害频发(如美国9.11事件及天津滨海新区爆炸事件),人们愈加关注建筑材料在冲击、爆炸荷载下的力学行为。现代工程中广泛应用的混凝土材料具有韧性差、强度低等缺点,不适于作为防护工程的建造材料。针对混凝土的上述缺点,超高韧性水泥基复合材料具有优异的韧性,不易产生宽裂缝,免蒸养RPC材料具有极高的强度,且免去了蒸汽养护的环节更利于工程应用,因此上述两类材料在防护工程中具有极为广阔的应用前景。本文主要利用分离式霍普金森压杆试验系统(SHPB)对超高韧性水泥基复合材料及免蒸养RPC材料进行了不同应变率下的冲击压缩加载试验,并依据试验结果提出了分别适用于上述两种材料的本构关系模型,为后期材料的工程应用提供了理论指导依据。本文主要的工作和成果如下:(1)得到了超高韧性水泥基复合材料在约30s-1~290s-1应变率范围内的峰值应力、峰值应变、动态弹性模量、吸能能力随应变率的变化规律,并与现有的普通混凝土和纤维混凝土材料在相近应变率范围内进行了峰值应力和吸能能力的对比,提出了基于改进型威布尔分布的本构模型,能够较好的对UHTCC的动态力学行为进行预测。(2)为了克服传统RPC需要高温蒸养不利于工程施工的缺点,采用粒化高炉矿渣代替部分水泥制备出免蒸养活性粉末混凝土(RPC),对免蒸养RPC材料在9.4s-1~296.6s-1的应变率范围内的动态压缩力学性能变化规律进行了定量的分析,并探讨了基于热激活机制的损伤演化模型、改进型Z-W-T模型、基于威布尔分布的改进型模型对免蒸养RPC的适用性。(3)为了综合的评估上述两种材料的在防护方面的性能,在定性分析不同应变率下破坏形态的基础上通过筛分试验统计了不同应变率下破碎产物的颗粒分布特征和分形规律,并研究了平均中值粒径、分形维数与动态力学性能指标之间的关系。