UHMWPE纖維混凝土靜三軸、動(dòng)劈裂以及抗侵徹性能試驗(yàn)研究.pdf

1、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維作為當(dāng)今世界三大高科技纖維之一，具有眾多優(yōu)良性能。以其作為增強(qiáng)體的纖維混凝土復(fù)合材料具有強(qiáng)度高，韌性好等特點(diǎn)，因此可期望用于防護(hù)工程領(lǐng)域以改善混凝土抗拉強(qiáng)度低、脆性大等不利因素，提高結(jié)構(gòu)的抗侵徹防護(hù)性能。實(shí)際應(yīng)用中，防護(hù)結(jié)構(gòu)往往處于多向受力、高速變形等復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，常規(guī)試驗(yàn)結(jié)論往往難以滿足工程設(shè)計(jì)需求，這就要求對(duì)材料進(jìn)行有針對(duì)性的試驗(yàn)研究。本文基于上述研究背景，對(duì) UHMWPE纖維混凝土分別進(jìn)行了三軸

2、壓縮試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)劈裂試驗(yàn)以及侵徹試驗(yàn)，研究了其三軸壓縮性能、動(dòng)態(tài)劈裂性能以及抗侵徹性能。論文主要工作及研究成果如下：
　?。?）歸納分析了現(xiàn)有混凝土三軸壓縮試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)劈裂試驗(yàn)以及侵徹試驗(yàn)技術(shù)和理論，據(jù)此，提出了本文試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)方案及試件的制備工藝。
　?。?）首次進(jìn)行了UHMWPE纖維混凝土的三軸壓縮性能試驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)，試件的破壞模式由不加圍壓的壓裂模式變?yōu)樾奔裟Ｊ?，纖維不改變混凝土的破壞模式，但可以顯著減小裂縫寬度。壓縮

3、強(qiáng)度隨圍壓的增加而增大，纖維的摻入使壓縮強(qiáng)度有所降低，與摻量有關(guān)；基于現(xiàn)有強(qiáng)度準(zhǔn)則分析了壓子午線特征，得到纖維摻量對(duì)材料參數(shù)影響的公式。峰值應(yīng)變與壓縮韌性隨纖維摻量的增加而增大，纖維能顯著提高混凝土韌性，但隨著圍壓的增加，纖維的作用減弱。
　?。?）首次進(jìn)行了UHMWPE纖維混凝土的動(dòng)態(tài)劈裂性能試驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)，纖維可以顯著減小混凝土裂縫寬度，延長(zhǎng)破壞時(shí)間，減弱劈裂破壞作用。在1~20s-1應(yīng)變率范圍內(nèi)，纖維混凝土抗拉強(qiáng)度有明顯

4、提高；基于對(duì)現(xiàn)有動(dòng)態(tài)抗拉強(qiáng)度提高因子（DIF）公式的分析，得到了與試驗(yàn)結(jié)果相符的UHMWPE纖維混凝土DIF公式。最后，利用微裂縫機(jī)理解釋了纖維混凝土DIF效應(yīng)弱于素混凝土的原因。
　?。?）開展了UHMWPE纖維混凝土的抗侵徹性能試驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)，彈速越大，靶體破壞程度越大，纖維可以減輕靶體的破壞，迎彈面彈坑各項(xiàng)指標(biāo)隨纖維摻量的增加而顯著減小。在對(duì)比分析現(xiàn)有侵深經(jīng)驗(yàn)公式的適用性基礎(chǔ)上，基于Hughes公式提出了考慮纖維摻量的侵