Page 103 - 《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

时，PU 的吸能量达到 18.0 kJ；另一方面，随着牺 PU RCS
牲包层密度的增大，RCS 的吸能量逐渐减少，这 0.40 90.2% 9.8%
说 明 增 大 牺 牲 包 层 密 度 对 缓 解 爆 炸 能 量 对 0.35 87.8% 12.2%
RCS 的传递和输入能起到正向积极作用。
图 25 为不同牺牲包层密度下 PU 和 RCS 的 Density of PU/(g·cm −3 ) 0.30 86.4% 13.6%
吸能百分比。相同药量下，随着牺牲包层密度的 0.25 84.3% 15.7%
增大，PU 吸能量在 PU-RCS 的总吸能量中所占比
0.20 81.6% 18.4%
3
例不断增加，当密度为 0.40 g/cm 时，PU 吸能占比
达到 90.2%。从吸能曲线和两部分所占吸能百 0 20 40 60 80 100
分比可以发现，牺牲包层密度是影响其爆炸缓解 Energy absorption percentage/%

能力的重要因素，在一定范围内增大密度，有利 图 25 不同牺牲包层密度下 PU 和 RCS 的吸能占比
于提高牺牲包层的能量吸收能力，使输入到被保 Fig. 25 Energy absorption percentage of PU and RCS
护 结 构 的 能 量 明 显 降 低 ， 进 而 提 升 防 护 效 果 。 under different densities of PU sacrificial cladding
4.3 高聚物牺牲包层厚度
3
将牺牲包层密度保持为 0.20 g/cm 不变，通过改变牺牲包层厚度，探究不同厚度对 PU-RCS 毁伤特
性的影响。图 26 给出了当药量为 0.16 kg，牺牲包层厚度分别为 4、5、6、7 和 8 cm 时，PU-RCS 上下表面
的毁伤结果。随着包层厚度的增大，钢筋混凝土板顶面的裂纹密集程度逐渐降低，板上下表面中部的局
部毁伤面积明显减小，增大牺牲包层厚度能有效降低被保护结构的毁伤程度。

Damage 4 cm 5 cm 6 cm 7 cm 8 cm

1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5 Top surface
0.4
0.3
0.2
0.1
0
Bottom surface

图 26 不同 PU 牺牲包层厚度下 PU-RCS 的毁伤结果
Fig. 26 Damage results of PU-RCS under different thicknesses of PU sacrificial cladding
图 27 为不同牺牲包层厚度下，PU-RCS 的 Damage Crater
1.0
跨 中 损 伤 结 果 。 可 以 发 现 ， 当 包 层 厚 度 为
0.9
4 cm 时，顶面中部混凝土出现明显的爆坑，底面 0.8
中部混凝土因抗拉强度较低，几乎处于剥落状 0.7 4 cm
0.6
态，此时整个板块与接触爆炸下普通钢筋混凝土
0.5
板的典型毁伤模式类似，以局部严重毁伤为主； 0.4
而当厚度增大到 8 cm 时，板块不仅没有发生严 0.3 6 cm
重的局部毁伤，而且整体弯曲破坏也不明显，板 0.2
0.1
的跨中位移很小。由此可见，不同于牺牲包层密 0 8 cm
度的变化，包层厚度的变化会改变钢筋混凝土板
图 27 不同 PU 牺牲包层厚度下 PU-RCS 跨中截面处的毁伤结果
的毁伤模式，当包层厚度较小时，钢筋混凝土板
Fig. 27 Damage results at the mid-span cross-section of PU-RCS
以冲切成坑、剥落等典型局部毁伤为主；而当包 under different thicknesses of PU sacrificial cladding

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