Page 49 - 《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

应变 ε 与 t ε +ε 基本吻合，表明加载过程中混凝 2 ε i
r
i
土试件两侧应变大致相同，说明动态应力实现了 ε r
ε t
平衡。 1 ε i +ε r
SPFRC 试件的动态巴西圆盘劈裂试验结果 0
列于表 3。 Strain/10 −3
不同掺量钢纤维混凝土试件的应力演化过 −1
程如图 9 所示。每组混凝土试件的应力时程曲
线具有相似的变化规律，以第 3 组试验为例，不 −2
同 掺 量 钢 纤 维 试 件 的 应 力 时 程 曲 线 大 致 分 为 0 100 200 300 400
Time/μs
3 个区域：应力迅速增长区（OA）、应力迅速衰减
图 8 混凝土应变平衡曲线
区（AB）和应力缓慢衰减区（BC）。
由图 9 可知，钢纤维的添加提升了混凝土的 Fig. 8 Concrete strain equilibrium curves
整体抗压强度，同时，添加 0.5% 的聚丙烯纤维，使混凝土在受冲击后仍具有一定的残余承载力，峰后力
学性能得到显著改善，延性显著增强。由于冲击速度过大，未能呈现出文献 [51-53] 中所述的压密阶段，
仅有应力迅速增长阶段（OA）；应力随时间呈非线性递增，直至达到峰值应力，试件被明显破坏进入应力
迅速衰减阶段（AB）；混凝土承载能力随应变的增大迅速下降，应力随之快速减小，试件被迅速破坏；由于
添加了 0.5% 的聚丙烯纤维，使试件具有一定的残余承载力，因此出现了应力缓慢衰减阶段（BC）。

表 3 SPFRC 试件的动态巴西圆盘劈裂试验结果
Table 3 Dynamic Brazilian disc splitting test results of SPFRC specimens
组别 试验编号 钢纤维体积掺量/% 聚丙烯纤维体积掺量/% 速度/（m·s ） 应变率/s −1 峰值应力/MPa
−1
1-SF0-PP5 0 0.5 19.56 267.5 25.40
1-SF5-PP5 0.5 0.5 19.00 269.9 27.81
1 1-SF10-PP5 1.0 0.5 19.96 269.9 33.18
1-SF15-PP5 1.5 0.5 19.42 268.1 42.29
1-SF20-PP5 2.0 0.5 19.64 261.6 39.97
2-SF0-PP5 0 0.5 19.96 265.2 25.55
2-SF5-PP5 0.5 0.5 19.43 267.1 29.01
2 2-SF10-PP5 1.0 0.5 19.75 267.2 32.29
2-SF15-PP5 1.5 0.5 19.21 259.8 42.18
2-SF20-PP5 2.0 0.5 19.00 272.4 40.64
3-SF0-PP5 0 0.5 19.86 269.1 23.50
3-SF5-PP5 0.5 0.5 — 280.6 28.55
3 3-SF10-PP5 1.0 0.5 19.52 267.2 32.85
3-SF15-PP5 1.5 0.5 19.76 268.2 43.25
3-SF20-PP5 2.0 0.5 19.68 265.4 39.37

由图 10 可知，SPFRC 试件动态抗压强度先变大后减小，钢纤维体积掺量为 1.5% 时动态抗压性能最
优。钢纤维体积掺量为 0.5%、1.0%、1.5%、2.0% 的钢纤维与未掺钢纤维的混凝土相比，动态抗压强度分
别提高了 26.81%、32.18%、41.29%、38.97%，钢纤维体积掺量为 2.0% 的混凝土的抗压强度比钢纤维体积
掺量为 1.5% 的略有下降，原因可能是钢纤维含量过多，导致 SPFRC 试件内部结构不均匀，凝胶材料、砂
浆和钢纤维未能很好地黏结，导致其抗压强度不升反降，而钢纤维体积掺量为 0.5%～1.5% 时，则能够有
效地提升混凝土的抗压强度。

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