介绍了混凝土动态本构关系

第11期 范飞林等:冲击载荷下玄武岩纤维增强混凝土的动态本构关系

111

为杆、试件的横截面积;ls为试件的初始厚度; i、 tr、分别为杆中的入射、反射、透射应变;进而可得到材料的动态应力应变关系。1 2 原料和配比

玄武岩纤维:横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司生产,具体物理、力学性能指标见表1;水泥:42.5R级的普通硅酸盐水泥,陕西耀县水泥厂生产;粉煤灰:

韩城第二发电厂生产的一级粉煤灰;骨料:灞河中砂,

细度模数为2.8;泾阳县石灰岩碎石(5mm~10mm,15%;10mm~20mm,85%);外加剂:广州建宝新型建材有限公司生产的FDN高效减水剂。

本试验中玄武岩纤维混凝土由混凝土基体和玄武岩纤维两部分组成,混凝土基体的配合比如表2所示,玄武岩纤维的体积掺量为0.1%。

表1 玄武岩纤维具体物理、力学性能指标Tab.1Physicalandmechanicalpropertiesofbasaltfiber

指标参数

单丝直径/#m

15

短切长度/mm密度/(kg m-3)杨氏模量/GPa

18

2650

93~110

抗拉强度/MPa4150~4800

断裂伸长率/%

3.1

表2 混凝土基体配比(kg m-3)

Tab.2MixtureproportionsofC50concrete(kg m水泥300

粉煤灰100

砂518.26

碎石1368.13

水144

-3

p为试件达到峰值应力时对应的应变,极限应变

)FDN3

为试件达到的最大应变, p和 max是反映材料变形性能的指标。

max

动态增长因子(dynamicincreasefactor,简称DIF)为试件动态抗压强度和静态抗压强度的比值,是反映冲击荷载下材料抗压强度增幅的指标,用公式表示为:DIF=fc,d/fc,s(2)

式中:fc,d、fc,s分别为BFRC的动态、静态抗压强度,fc,s的应变率取值基数为10

-5

1.3 试验结果与讨论

试验测得玄武岩纤维混凝土的静压强度为60.3

MPa,图2为SHPB试验得到的不同应变率下BFRC的动态应力应变曲线。由图可见,BFRC动态性能的应变

率效应十分明显。

/s。

图2 玄武岩纤维混凝土的动态应力应变曲线Fig.2ThedynamicstressversusstraincurvesofBFRC

表3 SHPB试验数据Tab.3TheSHPBtestingdata

试验

编号B1B2B3B4B5

平均应变率

/s-127.932.441.550.762.8

动态抗压强度fc,d

/MPa68.977.887.0107.7117.8

峰值

应变 p/10-34.855.465.766.146.46

图3 DIF与应变率对数的近似线性拟合Fig.3TheapproximatelinearfitofDIFand

强度增长

因子DIF1.141.291.441.791.95

图4 峰值应变与应变率对数的近似多项式拟合Fig.4Theapproximatepolynomialfitof pandlg( )

试验数据如表3所示,其中平均应变率 为试件达到峰值应力!p之前应变率的均值,动态抗压强度fc,d为试件

f国内外学者在研究混凝土材料的动力特性时,为了深入研究各力学性能参数的变化规律,以便为更深入的研究及应用提供参考,多基于试验数据回归、分析,