高温下钢纤维混凝土吸能特性研究

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发布时间：2021-09-15

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高温下钢纤维混凝土吸能特性研究
王志坤’，许金余’，范建设z，尹跃刚。
(1．空军工程大学机场建筑工程系，陕西西安710038；2．中国航空港建设第九工程总队，四川成都61 1430；
3．空军航空大学飞行训练基地后勤部机场营房科，吉林长春130062)
摘要：采用 1OO rain分离式霍普金森压杆系统以及自主研制的高温加热设备，研究了高温下素混凝土以及钢纤维混凝土的
冲击吸能特性，分析了温度、加载速率等因素对混凝土吸能特性的影响规律。结果表明：钢纤维混凝土较素混凝土在冲击能量吸
收方面性能更加优异，具有更高的韧性；混凝土的能量密度随加载速率的提高而增大，随作用温度的升高而减小；高温对能量密
度的弱化效应比加载速率引起的强化效应表现更为突出，造成材料能量密度下降。
关键词：钢纤维混凝土；分离式霍普金森压杆；能量吸收；高温
中图分类号： TU528．572 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2014)02—0014—04
Study on energy absorption properties of steel fiber reinforced concrete at elevated temperatures
WANGZhikun1，XUJinyu1，FAN Jianshe ，YIN Yaogang
(1．Department ofAirfield andBuildingEngineering，AirForceEngineeringUniversity。Xi’an710038，China；
2．TheNinthEngineeringHeadGroupofChinaAirport，Chengdu611430，China；
3．LogisticsDepartment，AirForceAviationUniversity，Changchtm 130062，China)
Abstract： A 100 mitt diameter split Hopkinson pressure bar and a home—grown heating equipment were used to experimentally study
the impact energy absorption characteristics of plain concrete and steel fiber reinforced concrete at elevated temperatures．The efects of
temperature and loading rate on the energy absorbing features of concretes were investigated．The results showed that compared with plain
concrete，steel fiber reinforced concrete had a more excellent performance in absorbing impact energy and it had a higher ductility．The en—
ergy density ofconcrete increased with the rising ofloading rate and decreased with the rising oftemperature．The weakening efect caused
by temperature was more pronounced than the strengthening efect caused by loading rate on energy density of concrete，and the energy
density ofconcrete eventually descended with the influence oftwo eforts．
Keywords： steelfiber reinforced concrete；splitHopkinsonpressure bar；energy absorption；elevatedtemperature
0 引言
钢纤维混凝土(steelfiber reinforeed concrete，SFRC)是
在普通素混凝土中均匀掺人乱向分布的钢纤维所形成的
一种纤维增强混凝土[1】，目前已被广泛应用于各类建筑与
桥梁工程中。近年来，随着城市建筑密度日趋增加，火灾事
故频发，同时由火灾及其他因素导致的爆炸事故使建筑结
构可能同时遭受爆炸和火灾的袭击，危害极大。另外，钢纤
维混凝土在桥梁工程中应用广泛，且桥梁建设过程中模板
失火、使用过程中交通事故引发的火灾时有发生。上述灾害
使钢纤维混凝土的高温性能及吸能特性成为目前工程领
域日益关注的问题。
国内外对高温下SFRC力学性能的研究很少，绝大部
分研究集中于高温后SFRC的静态力学、热力学和热损伤特
性[2-6]。混凝土的高温分离式霍普金森压杆(split Hopkinson
pressure bar，SHPB)试验是研究高温下混凝土动态力学特性
收稿日期：2013--08—14
基金项目：国家自然科学基金项目(51078350、51208507)
· 14 ·
的一种重要手段。本研究基于自主研制的适用于+100 mm
SHPB装置问的高温试验设备，对高温下混凝土的动态力
学特性进行了试验，分析了温度、加载速率等因素对PC及
SFRC吸能特性的影响。
1 试验方案
1．1 原材料及试件制备
水泥：选用P·O 42．5R级秦岭水泥；硅灰：选用西安霖
源微硅粉，平均粒径0．1-0．15 Ixm，比表面积为15—27 m2／g，
SiO：含量92％；粉煤灰：韩城第二发电厂提供，表观密度
2 050 kg／m ，比表面积≥355 m2／kg；粗骨料：选用泾阳县石
灰岩碎石，粒径5-20 mm，表观密度2 700 kg／m ，堆积密度
1 620kg／m ，含泥量0．2％；细骨料：选用灞河中砂，细度模数
为2．78，级配合格，表观密度2630kg／1Tl3,堆积密度1 500kg／m ，
含泥量1．1％；水：自来水；减水剂：FDN高效减水剂，掺量