高含量混杂钢纤维高强混凝土抗侵彻性能试验研究.pdf
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1、2 0 1 3年 第 1 O期 (总 第 2 8 8期 ) Nu mb e r 1 0 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 8 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CLE d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 1 0 0 2 6 高含量混杂钢纤维高强混凝土抗侵彻性能试验研究 胡瑞 ,汪剑辉 ,王天运 ,颜海春 。林大路 。季新年 z ( 1 总参工程兵科研三所 ,河南 洛阳 4 7 1 0 2 3 ;2 解放军理工大学,江苏 南京
2、 2 1 0 0 0 7 ) 摘要: 采用 + 3 0 火炮发射半穿甲模型弹 ,对体积含量 3 、 4 及 5 的高含量混杂纤维高强混凝土靶板进行 了抗侵彻性能试 验研究, 分析 了高含量混杂钢纤维对靶板侵彻性能的影响。 混杂钢纤维可以明显提高靶板的抗侵彻性能, 钢纤维含量越高 , 提高 的幅度越大; 随着混杂钢纤维含量的增加 , 靶板的垂直侵彻深度和弹坑深度呈线性趋势减小, 靶板的弹坑面积呈对数趋势降低。 关键词: 高含量;混杂钢纤维 ;抗侵彻性能 ;侵彻深度;试验 中图分类号: T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1
3、 3 ) 1 0 0 1 0 1 0 3 E x p e r i m e n t a l r e s e a r c h o n a n t i p e n e t r a t i o n p e r f or m a n c e o f h i g h v o l ume f r a c t i o n h y b r i d s t e e l f i b e r h i g h s t r e n g t h r e i n f o r c e d c o n c r e t e HURu i , WANG J i a n hu i , WANG Ti a n yu n , YAN Ha
4、 i c hu n2 , LI N Da l u , J I Xi n ni a n ( 1 T h e T h i r d E n g i n e e r S c i e n t i fi c Re s e a r c h I n s t i t u t e o f t h e He a d q u a r t e r s o f t h e Ge n e r a l S t a ff, L u o y a n g 4 7 1 0 2 3 , Ch i n a ; 2 P L A U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o
5、l o g y , Na n j i n g 2 1 0 0 0 7 , C h i n a ) Abs t r ac t : Ex pe r i me n t a l r e s e a r c h o n a n t i p e n e t r a t i on pe r f o r ma n c e o f hi g h v o l u me f r a c t i o n h y br i d s t e e l fibe r r e i n f o r c e d c o n c r e t e t a r g e t , wh i c h s t e e l fi b e r v
6、o l u me f r a c t i o n i s 3 , 4 a n d 5 , wa s c a r r i e d o u t b y+3 0 c a n n o n wi t h s e mi a r mo r p i e r c in g I n fl u e n c e o f h i 曲 v o l um e f r a c t i o n h y b rid s t e e l fib e r o n a n t i p e ne t r a t i o n pe r f o r man c e o f the t arg e t wa s a na l y z e dA
7、n t i p e n e tri o n pe r f o r man c e o f the t a r g e t i s o b vi o u s l y i mpr o v e d, t he hi g h e r s t e e l fib e r v o l um e f r a c t i o n i s , the l a r g e r a n t i p e n e i o n p e r f o rm a nc e wi l l b e Ve r t i c a l pe n e t r a t i on d e pt h and c r a t e rd e p t
8、h o ft h et a r g e t i sl i ne a r l yd e c r e a s e d, a n d c r a t e rare ai sd e c r e a s e dl og a r i t h mi c a l l ywi th t hei nc r e a s e o fs t e e lfib e rvo l um ef r a c t i o n Ke y w or ds: hi g h v ol um e f r a c t i o n; hy br i d s t e e l fib e r ; a n t i - p e n e t r a t
9、i o npe r f o rm a nc e; p e n e t r a t i o n d e pt h; e x pe r i me n t 0引言 1 试验概 况 现代战争条件下 , 武器命 中精度越来越高 , 侵 彻能力 越来越强 , 爆炸破坏效应越来越 大 , 对指挥防护工程 、 地下 指挥控制中心和其他坚 固地下 目标构成 了极大 的威胁 _ l _ 。 射弹侵彻混凝土作为 冲击动力学 问题 , 具 有载荷 强度高 , 作用时间短的特点 , 是 区别 于一般力学现 象的重 要特征。 射弹着靶时在撞击形成弹坑阶段产生很强的应力波 , 随着 弹体 的侵入 , 弹头周 围高应力 区产
10、生的应力波在弹头前面 传播 , 当压缩波超过混凝土靶板最大抗压 强度 时 , 形成一 定半径范围的粉碎 区和破裂 区。 此后弹体在被应力波破坏 或劣化的材料 中侵入 , 当弹体全长侵入靶体后 , 粉碎 了的 材料绕弹体 向后运动进人弹体后部留下的空间。 高含量钢 纤维混凝 土具有 良好的抗侵彻性能和抗爆炸性能 , 可显著 提高 防护工程 的抗侵彻能力和结构 的抗力 2 - 6 1 。 但是 , 由于 目前 国内对其动力性能和抗爆性能的应用研究不够深入 , 加之一次性投入较大 , 限制 了钢纤维混凝土在 防护工程 中 的应用和推广 , 开展此项研究可为防护工程抗常规武器侵 彻爆炸设计 与加 固改
11、造提供必要 的依据 , 具有十分重要 的 军事意 义。 收 稿 日期 :2 O 1 3 _ 0 4 _ 2 1 1 1 试验原材料 ( 1 ) 水泥: 洛阳中合祥水泥厂“ 香山牌 , P 0 4 2 5 R级水泥。 ( 2 ) 集料 : 伊河 中粗砂 , 龙 门东山破碎石灰石。 ( 3 ) 掺合料 : I 级粉煤灰 、 硅灰 。 ( 4 ) 外加剂 : 水利水 电科学 院研 制的“ 科利海 ” 牌 高浓 型 S K 2复合型高效缓凝型减水剂。 ( 5 ) 钢纤维 : 赣州 大业金 属纤维有 限公 司 3 种不 同型 号的切 断型钢纤维。 1 2试 验靶 板 试验靶板的基体混凝土强度等级为 C
12、8 0 , 混杂纤维高含 量混凝土靶板尺寸 : 长 宽X 高 = 4 0 0 mm x 4 0 0 mmx 2 0 0 1T U T I , 基 体混凝土靶板尺寸 : 长X 宽 高 = 8 0 0 mm 8 0 0 m mx 4 0 0 m m。 混凝土靶板配合 比见表 1 , 混凝土靶板参数见表 2 。 1 3 试 验 设备 ( 1 ) 发射装置 。 采 用 6 3 0 m m 口径火炮作为 室内模型 试验发射装置 , 如图 1 , 其工作原理是借助火药室 内的高压 气体膨胀对弹体做功 , 选择适 当的药量 , 从而获得不 同的 弹速。 弹速一般控制在 5 0 1 0 0 0 m s 。 1
13、 01 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 编号 水泥 粉煤灰 硅灰水 石子砂子 减水剂 混杂钢纤维 A0 A 1 A2 A3 A4 A5 0 1 0 2 0 3 O 4 0 5 0 0 无 7 8 单 一 1 5 6 堕 一 2 3 4 混杂 3 1 2 混杂 3 9 0 混杂 8 0 O 8 0 O 4 O 0 8 0 0 8 O O 4 O 0 8 0 0 8 O 0 4 00 4 00 x 4 00 x 20 0 40 0 40 0 20 O 4O 0 40 0 2 O 0 ( 2 ) 弹丸。 图 2 是 弹丸 的外形图 , 弹头为实芯 , 弹体为 普通 4
14、 5 钢 , 主要模拟半穿 甲类航弹。 为了保证模型弹材料 图 1 3 O火炮发射装置 图2半穿甲模型弹丸外形图 达到原型弹材料的机械性能要求 , 提高弹丸的强度和硬度 , 对弹体进行了淬火处理 。 弹头为卯头实芯型, 顶角 2 4 。 ; 弹长 1 5 0 m m; 长 径 比 5 : 1 ; 弹头 长 7 0 m m; 弹径 3 0 mm; 弹重 0 5 4 3 k g 。 抗拉强度 O b = l 1 0 0 MP a , 硬度 H R C = 3 9 。 表 3 侵彻试验结果 1 0 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ( 3 ) 测速装置 。 弹速用锡
15、 箔靶和 电子测时仪测量 。 其工 作原理是利用锡箔靶或 网靶 , 捕捉弹丸通过两弹道点 、 时的信号并输入 测时仪 , 得 到弹丸通过弹着点 。 、 的时 间间隔 。 由式: 。 = =( ) 计算出弹丸的飞行速度。 测速布置如图 3 。 锡 箔靶 I 炮 口 翌 由占 l r 置 l 靶 体 I I _ _ J 图 3测 速装 置布 置 图 2 试验 结果及分析 2 1 试 验 结 果 试验 中得到了射弹侵彻靶板的弹坑直径 、 弹坑面积 、 弹坑的深度 以及弹坑 的垂直侵彻深度 。 弹的速度通过控制 火药的装药量来控制 , 弹速控制在 3 2 9 m s 左右 , 试验结果 如表 3 所示
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- 关 键 词:
- 含量 混杂 纤维 高强 混凝土 抗侵彻 性能 试验 研究
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