Page 45 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 黄晨瑞，等： 高速冲击下混凝土动力学性质和动态温度研究 第 5 期

为探究混凝土的动态力学性能与动态温度之间的关系，选取钢纤维与聚丙烯纤维混杂的混凝土试
件，采用分离式霍普金森压杆装置，结合高速红外测温系统和数字图像相关 (digital image correlation，
DIC) 技术，实时监测钢-聚丙烯纤维混凝土试件裂纹处的动态力学性能和温度演化。重点分析混凝土裂
纹处的动力学性能及动态温度，揭示裂纹在破坏过程中温度演化与力学性能之间的时间关联，以更有效
地分析混凝土裂纹的破坏特征。

1 混凝土试样

钢-聚丙烯纤维混凝土原材料包括：
(1) 河津禹门产的 P.O52.5 普通硅酸盐水泥，密度为 3.05×10 kg/m ，2% 的石灰石，6% 的天然石膏，
3
3
碱含量大于 0.6%，28 d 的抗压强度为 53.7 MPa；
(2) 为了增强钢纤维与水泥之间的黏结力，防止钢纤维上锈腐蚀，采用镀铜圆直形短丝钢纤维，同
时，为抑制裂纹扩展，加入了聚丙烯纤维，纤维基
表 1 纤维基本参数
本参数如表 1 所示；
Table 1 Basic property parameters of fiber
(3) 为了提高混凝土强度和填充混凝土砂浆
长度/ 直径/ 抗拉强度/ 弹性模量/ 密度/
中的空隙，采用粒径 0.1～0.3 μm 的微硅粉和细 纤维
−3
mm mm MPa GPa （kg·m ）
度为 325 目的石英粉；
镀铜钢纤维 15 0.25 2 100 210 7.80×10 3
(4) 为了影响水泥水化速度，增强混凝土强 聚丙烯纤维 10 0.18 750 8 0.91×10 3
度和密实性，采用含量为 15% 的聚羧酸减水剂。

将试件按照钢纤维掺量不同分为 5 组，不同 表 2 不同混杂比例的混凝土的配比
混杂比例混凝土的配比如表 2 所示。试验采用 Table 2 The mixture design of concrete with
直径 70 mm、高 35 mm 的圆柱形试样。所有混 different mixed proportions
凝土试件在浇筑 24 h 后脱膜，在室温环境下 (24 ℃± 混凝土 配比/（kg·m ） 聚丙烯 钢纤维
−3
2 ℃) 进行 28 d 标准养护。打磨试样，确保试样 编号 水泥 微硅粉 石英粉 细河沙 减水剂 水 纤维体积 体积掺量/
掺量/% %
两端不平整度最大不超过 0.05 mm，上下两端面
SF0-PP5 800 200 240 880 14.4 152 0.5 0
不平行度最大不超过 0.05 mm，使试样能够与压
SF5-PP5 800 200 240 880 14.4 152 0.5 0.5
杆端面紧密贴合，尽量减少实验误差。
SF10-PP5 800 200 240 880 14.4 152 0.5 1.0
混凝土编号 SF0-PP5 中，SF0 表示钢纤维含
SF15-PP5 800 200 240 880 14.4 152 0.5 1.5
量为 0%，PP5 表示聚丙烯纤维的含量为 0.5%，以
SF20-PP5 800 200 240 880 14.4 152 0.5 2.0
此类推。试件实物如图 1 所示。

SF0-PP5 SF5-PP5 SF10-PP5 SF15-PP5 SF20-PP5

图 1 SPFRC 试件实物
Fig. 1 SPFRC specimens

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