三维编织钢纤维增强混凝土(3D-BSFC)力学性能和本构方程

摘要

钢纤维混凝土由于具有优异的抗冲击性、抗爆性和抗侵彻性等动力性能，从而在军事防护等重要工程领域得到日益广泛的应用。已有研究表明,纤维的掺量越大，混凝土的强度等级越高、纤维的长径比越大，在基体中的分布越均匀，钢纤维混凝土的强度也越高。 本文将三维编织技术与混凝土渍浆工艺相结合，研究开发了高钢纤维掺量的三维编织钢纤维增强混凝土（简写为3D-BSFC），一方面提高了钢纤维的掺量，另一方面实现了钢纤维在混凝土中连续均匀正交分布，使钢纤维在混凝土中整体作用，充分发挥了钢纤维在混凝土中的增强增韧效应。采用两种工艺，即人工分层铺放－浇注工艺及钢纤维三维骨架编织-浇注工艺，成功制备出钢纤维体积率为5％、10％的三维正交3D-BSFC材料。 采用微机控制电液伺服万能实验机和 75mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置，对3D-BSFC开展了准静态和动态力学性能研究，得到了基本力学参数和应力—应变曲线。分析了应变率和钢纤维掺量对材料动静态力学性能和试件的破坏形态的影响。得到了加载方向和制作工艺对准静态抗压强度和韧性的影响。在准静态实验曲线的基础上，选用杨木秋推荐的本构方程对3D-BSFC受压应力—应变全曲线进行了拟合，确定了本构方程中的参数。基于冲击压缩实验曲线，利用修正后的ZWT模型对3D-BSFC进行了动态本构拟合。 结果表明： 1.3D-BSFC的最高抗压强度为国外渍浆纤维增强混凝土（SIFCON）的2倍多。 2.3D-BSFC是一种应变率敏感材料，具有显著地应变率和纤维增强增韧效应。 3.3D-BSFC表现出对加载方向的敏感性。制作工艺的不同，对3D-BSFC的抗压强度的影响不明显。但采用工艺二的3D-BSFC的钢纤维的增韧效果优于工艺一的。

目录

文摘

英文文摘

图表目录:注释表

声明

第一章 绪论

第二章 3D-BSFC的原材料和制备工艺

第三章 3D-BSFC的准静态力学性能

第四章 3D-BSFC的动态力学性能

第五章 3D-BSFC 的动静态本构方程

第六章 全文总结和展望

参考文献

致 谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文