陶瓷纤维混凝土的抗冲击性能试验研究.pdf
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1、第 1 6 卷第 2期 2 0 1 3年 4月 建筑材料学报 J 0URNAL 0F BUI L DI NG M ATE RI ALS V0 1 1 6, No 2 Ap r , 2 01 3 文章 编 号 : 1 0 0 7 - 9 6 2 9 ( 2 0 1 3 ) 0 2 - 0 2 3 7 0 7 陶瓷纤维混凝土 的抗冲击性能试 验研 究 苏灏扬 , 许金余 。 , 白二 雷 , 罗 鑫 , 席 阳阳 ( 1 空军工程大学 机场建筑工程系,陕西 西安 7 1 0 0 3 8 ; 2 西 北工业 大 学 力 学 与土木 建筑 学 院 ,陕西 西安 7 1 0 0 7 2 ) 摘要 : 采
2、 用 1 0 0分 离式霍普金森 压杆 ( S HP B ) 试验装置 , 研 究 了不 同纤维掺 量( 体积分数 , 下 同) 的 陶 瓷纤 维混凝 土( C R F R C ) 冲击压 缩特 性 采用厚度 为 1 mm, 不 同直径 的 H6 2黄铜 波形整 形 器对入射 波 进 行整形 , 确保 了试验过程 中的应 力均 匀性 , 实现 了恒应 变率加 栽 结 果表 明 : 随 着纤 维掺 量 的增加 , C R F R C的峰 值应 力和峰 值应 变明显 增加 , 应 力应 变曲线 下降段 由缓 变 陡; 冲击压 缩 强度和 能量 吸 收 特 性较素混凝 土显著提 高, 当应 变率为
3、( 7 4 2 )S I 1 时 , 纤 维掺 量 为 0 3 的 C R F R C能量 吸收 率 明显 高于素混凝 土 另外 , 拟 合 了动 态强度 增长 因子 随应变率对数 变化的关 系式 关 键词 :陶瓷 纤维混 凝土 ;动 态 强度增 长 因子 ;过渡应 变率 ;比 能量吸 收 中图分 类号 : TU5 2 8 5 7 2 文献标 志码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 3 0 2 0 1 0 Ex p e r i me nt a l S t u d y o n Ant i i m pa c t Pe r
4、 f o r m a nc e o f Ce r a mi c Fi b e r Re i nf o r c e d Co n c r e t e su Ha o y a n g , XU J i n y u ,BAI Er - l e i , LUO Xi n ,XI Y a n g y a n g ( 1 De p a r t me nt of Ai r f i e l d a n d Bui l d i ng En gi ne e r i ng,Ai r Fo r c e En gi ne e r i ng Uni v e r s i t y,Xi a n 7 1 00 38,Ch i
5、na; 2 S c h o o l o f Me c h a n i c s a n d Ci v i l Ar c h i t e c t u r e ,No r t h we s t e r n P o l y t e c h n i c a l Un i v e r s i t y ,Xi a n 7 1 0 0 7 2 ,Ch i n a ) Abs t r a c t :The i m p a c t c o mpr e s s i ve pr o pe r t i e s o f c on c r e t e r e i n f o r c e d wi t h v a r i o
6、 us v ol u m e f r a c t i o ns o f c e r a m i c f i b e r we r e s t u d i e d u s i n g 1 0 0 一 mm d i a me t e r s p l i t Ho p k i n s o n p r e s s u r e b a r ( S HPB)a p p a r a t u s H6 2 b r a s s pu l s e s h a pe r s of 1 m m t hi c k a nd d i f f e r e n t d i a me t e r we r e a do pt
7、e d t o a me l i o r a t e t he i nc i d e nt wa v e S O a s t o o bt a i n d y na m i c s t r e s s e q ui l i b r i um a nd a ne a r l y c o n s t a nt s t r a i n r a t e o ve r mos t o f t he t e s t du r a t i on The t e s t s r e v e a l t ha t wi t h t he v ol u m e f r a c t i on o f c e r a
8、 mi c f i b e r i nc r e a s i ng,t he pe a k s t r e s s a nd p e a k s t r a i n a n ha n c e pr o mi ne nt l y a n d t he d e s c e nd i ng s e gme n t o f s t r e s s s t r a i n c u r ve s t u r n s t e e p The a dd i t i o n o f s ho r t c a r a mi e f i b e r c a n s i gn i f i c a n t l y i
9、m p r ov et he i m p a c t c ompr e s s i ve s t r e n g t h a n d e ne r g y - a b s o r pt i on c a pa c i t y o f t h e c on c r e t e a nd t h e r e l a t i ons hi p be t we e n d y na mi c s t r e n gt h i n c r e a s e r a t i o a nd t he l o ga r i t hm o f s t r a i n r a t e c a n b e e x p
10、 r e s s e d b y d o u b l e l i n e a r a p p r o x i ma t i o n s Wh e n t h e s t r a i n r a t e i s ( 7 4 2 )S _ 。 ,t h e e n e r g y a b s o r p t i o n r a t e o f c o n c r e t e r e i n f o r c e d b y c e r a mi c f i b e r o f v o l u me f r a c t i o n o f 0 3 i s s u p e r i o r t o p l
11、 a i n c o n c r e t e r e ma r k a bl y Ke y wo r d s:c e r a m i c f i b e r r e i nf or c e d c on c r e t e( CRFRC);dy n a m i c s t r e n g t h i nc r e a s e r a t i o;t r a ns i e nt s t a i n r a t e ;s p e c i f i c e n e r g y a b s o r p t i o n ( S EA) 混 凝土 结构 如高 层建筑 、 长跨 桥 、 大坝 、 水 电站 、
12、 隧道 、 码 头 等 , 在工 作 中除 承受 静荷 载 外 , 往 往还 要 承 受诸 如爆 炸 、 冲击和撞 击 等动荷 载 的作用 将纤 维 掺人 混凝 土 中可 以 有 效提 高 混 凝 土 的抗 冲击 性 能 , 常用 的纤 维材料 有 钢纤维 、 碳纤 维 、 聚丙烯 纤 维 和玄 武岩 纤维 等 张念 林 等 采 用 MTS电液 伺 服 系 统 收稿 日期 : 2 0 1 1 1 2 - 1 3 ;修订 日期 : 2 0 1 2 0 2 2 1 基金项 目; 国家 自然科学基金资助项 目( 5 1 0 7 8 3 5 0 ) 陕西省 自然科学基金资助项 目( S J 0 8 E
13、 。 1 0 ) 第一作者 : 苏灏扬( 1 9 8 6 一) , 男 , 吉林柳河人 , 空军工程大学博士生 E ma i l : s u h a o y a n g l l 7 1 2 6 c o rn 通信作者 : 许金余 ( 1 9 6 3 一) , 男 , 吉林靖宇人 , 空军工程大学 教授 , 博士生导师 , 博士 E ma il : j y x 3 6 9 y e a h n e t 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 3 8 建筑材料学报 第 1 6卷 对 钢纤维 混凝 土和 聚丙 烯纤 维混凝 土 的动态 力 学性 能进 行 了试验 研究 ,
14、结 果表 明 : 在 各种 应变率 下 聚丙 烯纤维和钢纤维均能使混凝土的强度和韧性有一定 程度的提高 , 且提高幅度随着纤维掺量 的增加而增 加 李 为 民等 2 采用 1 0 0分离 式 霍普 金 森压 杆 ( S HP B ) 试 验装 置研 究 了 玄武 岩 纤维 混 凝 土 的 冲击 压 缩力 学性 能 , 结 果 表 明 : 纤 维 掺 量 为 0 1 ( 体 积 分数 ) 的玄 武岩 纤 维混 凝 土 较 素 昆 凝 土 的动 态抗 压 强度 提高 了 2 6 , 变形 能力 提高 了 l 4 纤维对混凝土抗冲击性能 的提高程度主要取决 于纤维 的抗 拉强 度 、 弹性 模量 、
15、 黏 结强 度 以及 纤 维在 混凝土中的分散性等, 但现有的纤维并不能同时满足 冲击强度、 韧性和耐久性要求 因此, 高强高弹模纤维 成 为 国内外学者竞 相追逐 的焦点 陶瓷纤维 是一种 金 属氧化物纤维 , 孔 隙率低 , 收缩 小 , 具有 较高 的抗拉 强 度、 弹性模量以及出色的耐高温、 抗腐蚀、 抗热冲击性 能, 因而被广泛应用于机械、 冶金、 交通运输 、 航空及 原子能等尖端科学领域 3 目前 , 仅马一平等 5 研究 了陶瓷纤维增强普通硅酸盐水泥基复合材料 的弯拉 和耐久性能 , 而 对陶瓷纤维混凝 土( C R F R C ) 的准静 态 力学性能 , 尤其是冲击力学性能
16、的研究甚少 本文采 用 1 0 0 S HP B试验装置 , 研究 了纤维掺量不同的陶 瓷纤维混凝土的冲击力学特性, 并验证了 S HP B试验 的有效 性 1 原 料及 制备 C 5 0混凝土基体材料 : P O 4 2 5 R秦岭 水泥; 韩城第二发电厂生产 的 I级粉煤灰 ; 西安霖源微硅 粉有 限公 司生产 的微硅 粉 , 平均粒径 0 1 O O 1 5 m, 比表面 积 1 5 2 7 m。 g , S i O2 含量 9 2 ”; 泾 阳 县石 灰 岩碎 石 ( 5 1 0 mm, 含 量 1 5 ; 1 0 2 O mm, 含 量 8 5 ) ; 灞河 中砂 , 细 度模数 为
17、 2 8 ; 广 州 建宝 新 型 建 材有 限公 司生 产 的 F DN 高效 减水 剂 , 减 水 率 2 0 纤 维材料 : 3 M 公 司生 产 的 Ne x t e l 6 1 0陶瓷 纤 维 , 其 物理、 力学性能指标见表 1 表 2为 C 5 0基体混凝土 配 合 比 表 1 Ne x t e i 6 1 0陶瓷纤维物理、 力学性能指标 T a b l e 1 P hy s i c a l a n d me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f Ne x t e l 6 1 0 c e r a mi c f i b e r 素混凝土的搅
18、拌制度参 照水泥裹砂法, 其顺序 为: 砂+部分水和减水剂混合液( 3 0 s ) , 石子 ( 3 0 s ) , 胶凝材料( 6 0 s ) , 剩余混合液( 1 2 0 s ) ; 陶瓷纤维混凝 土 的搅拌 制度 : 铺 一 层 石 子 , 撒 一 层 纤 维 ( 3 0 s ) , 砂 ( 3 0 s ) , 胶凝 材 料 ( 6 0 s ) , 水 和减水 剂 混合液 ( 1 2 0 s ) 混凝 土浇 注完 成并 静 置 2 4 h后 置 于 ( 2 0 1 ) , 相 对湿度9 5 的环境中进行养护 , 2 8 d后切割、 打磨 制成直径约( 9 8 - t - O 5 )mm,
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- 关 键 词:
- 陶瓷纤维 混凝土 冲击 性能 试验 研究
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