Page 101 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 刘志东，等： 高聚物牺牲包层对钢筋混凝土板的爆炸毁伤缓解效应 第 2 期

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0.22 kg 0.13 kg 0.22 kg 0.13 kg
0.19 kg 0.10 kg 0.19 kg 0.10 kg
16 0.16 kg 4 0.16 kg
Energy absorption/kJ 12 8 Energy absorption/kJ 3 2

4 1

0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0
Time/ms Time/ms
(a) PU (b) RCS

图 19 不同药量下 PU 和 RCS 的吸能曲线
Fig. 19 Energy absorption curves of PU and RCS under different explosive charges
图 20 为不同药量下 PU 和 RCS 的吸能百分比。随着药量的增加，对于 PU-RCS 的总吸能量来说，
PU 的吸能量占比保持在 80% 以上，这意味着当 PU-RCS 遭受爆炸荷载冲击时，高聚物牺牲包层可以吸
收大部分爆轰能量，使被保护钢筋混凝土板所受冲击显著削弱。也正是因为高聚物牺牲包层的吸能特
性以及对接触爆炸荷载的分散作用，使得被保护钢筋混凝土板发生了明显的整体弯曲破坏。

PU RCS
0.22 80.4% 19.6%
Explosive charge/kg 0.19 81.7% 18.3%

0.16
81.6%
18.4%
0.13
0.10 85.8% 14.2%
15.7%
84.3%
0 20 40 60 80 100
Energy absorption percentage/%
图 20 不同药量下 PU 和 RCS 的吸能占比
Fig. 20 Energy absorption percentage of PU and RCS under different explosive charges

4.2 高聚物牺牲包层密度
3
非水反应高聚物材料的密度范围一般在 0.15～0.50 g/cm 。基于 4.1 节中的 5 种不同药量，将高聚物
3
牺牲包层密度分别设置为 0.20、0.25、0.30、0.35 和 0.40 g/cm ，分析不同高聚物牺牲包层密度下 PU-
RCS 的毁伤特性。由于篇幅限制，这里只给出几组具有代表性的工况。图 21 是当药量为 0.16 kg，高聚
物牺牲包层密度分别为 0.20、0.25、0.30、0.35 和 0.40 g/cm 时 3 PU-RCS 上下表面的毁伤结果图。可以看
到，随着高聚物牺牲包层密度的不断增大，PU-RCS 的顶面中部的压碎区面积不断减小，同时上下表面裂
纹的密集程度有所降低，但底面中部的混凝土剥落区的面积变化并不明显。
图 22 为不同牺牲包层密度下 PU-RCS 的跨中截面处的毁伤结果。可以发现，随着高聚物牺牲包层
密度的增大，PU-RCS 跨中截面处的毁伤程度发生了比较明显的变化。结合图 23 可知，当牺牲包层密度
仅 为 0.20 g/cm 时 ， PU-RCS 发 生 了 严 重 的 整 体 弯 曲 破 坏 ， 跨 中 位 移 达 到 32.2 mm。 当 密 度 增 大 到
3
3
0.30 g/cm 时，PU-RCS 的整体弯曲破坏程度大大减轻，跨中位移减小到 22.2 mm。最终，当密度增大到
3
0.40 g/cm 时，PU-RCS 几乎没有发生明显的弯曲破坏，跨中位移仅为 15.1 mm。
以上结果表明，密度直接影响着高聚物牺牲包层对钢筋混凝土板的防护性能。相同药量下，随着高

聚物牺牲包层密度的增大，PU-RCS 的跨中位移明显减小，但减小的趋势逐渐变缓。

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