【摘 要】
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钢纤维混凝土(Steel fiber reinforced concrete,简称SFRC)因其具有良好的韧性、抗爆炸和抗冲击性能被广泛应用于各类工程中。钢纤维混凝土构件承担静态载荷的同时往往伴随着动态载荷的作用,因此对于钢纤维混凝土在静动态条件下的力学性能的研究尤为重要。本文针对体积掺量分别为0%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%的钢纤维混凝土,进行静动载荷下的力学性能研究。通过静态立方
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钢纤维混凝土(Steel fiber reinforced concrete,简称SFRC)因其具有良好的韧性、抗爆炸和抗冲击性能被广泛应用于各类工程中。钢纤维混凝土构件承担静态载荷的同时往往伴随着动态载荷的作用,因此对于钢纤维混凝土在静动态条件下的力学性能的研究尤为重要。本文针对体积掺量分别为0%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%的钢纤维混凝土,进行静动载荷下的力学性能研究。通过静态立方体抗压、抗拉试验,来探究多种掺量下钢纤维混凝土的静态力学性能并比较它们的峰值强度。使用分离式霍普金森压杆(SHPB)进行压缩和劈裂拉伸冲击试验,通过分析应力-应变曲线来研究动态力学性能,冲击试验的同时再结合高速摄像机拍摄,使用DIC数字散斑技术来研究钢纤维混凝土裂纹的扩展和破坏。论文主要工作和结论如下:(1)通过对多种体积掺量的SFRC进行立方体静态试验,发现随着钢纤维体积掺量的增加,立方体抗压强度是先变大后变小的。所配制的素混凝土立方体抗压、抗拉强度分别为80.7MPa、4.5MPa。体积掺量为0.5%时SFRC立方体抗压强度最大,为100.3MPa,相对于素混凝土抗压强度提高了 14.5%;立方体抗拉强度随着钢纤维体积掺量的增加而增加,体积掺量为2.5%时立方体抗拉强度最大,为10.5MPa,相对于素混凝土提高了 133%。(2)使用分离式霍普金森压杆对多种体积掺量的SFRC进行不同应变率下的冲击试验,得到动态压缩和劈裂拉伸应力-应变曲线,试验结果表明:随着钢纤维体积掺量的增大,动态压缩和拉伸强度都是先增大再减小的。钢纤维体积掺量为0.5%时,动态压缩强度最大;钢纤维体积掺量为1.5%时,动态劈裂抗拉强度最大。随着应变率的增加,SFRC表现出明显的应变率增强效应。(3)通过数字散斑分析,得到SFRC的位移场和应变场,由位移场和应变场分析结果表明:冲击试验下SFRC是由开始的不均匀变形到均匀变形,再到整个试样破坏的过程。随着钢纤维掺量的增多,位移和微应变的增加量随之减小。位移和微应变增加量越小,试样裂纹的宽度越窄、破坏越小,保持完整性越好。本文的一系列研究丰富了钢纤维混凝土静动态力学试验研究,为分离式霍普金森压杆结合DIC技术的运用贡献了一些参考价值。图[29]表[10]参[56]
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