Page 51 - 《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

时基本无明显裂纹，随后，在与压杆接触端钢纤维较少处出现破裂，中间裂纹宽度也最小。从试验结果
还可以看出，当钢纤维体积掺量从 0.5% 增加到 2.0% 时，砂浆对骨料表面的黏结作用逐渐减小。

SF0-PP5

SF5-PP5

SF10-PP5

SF15-PP5

SF20-PP5

0 μs 81.3 μs 162.6 μs 243.9 μs 325.2 μs
图 11 劈裂冲击时试件的破坏情况
Fig. 11 Damage situation of the specimen during splitting impact

在无钢纤维试件中，试件的破坏主要表现为裂纹的快速扩展，且裂缝较多、较宽，聚丙烯纤维起到了
一定的延展作用，但不足以阻止破坏。随着钢纤维体积掺量的增加，试件的破坏演化过程明显受到控
制，裂纹扩展速度减缓，裂纹形态变得更加集中和受控。钢纤维通过其桥接作用在裂纹之间形成了应力
传递通道，有效减小了裂纹扩展的幅度，尤其是在掺量较高时，裂纹的宽度和数量都显著减小。这种纤
维-基体之间的相互作用在冲击载荷下尤为明显，表现出优异的抗裂性能。
由图 12 可见，不同掺量钢纤维混凝土试件破坏后的形态存在显著差异。在未掺入钢纤维的情况
下，聚丙烯纤维通过形成有效的纤维网状结构，分散应力并减少应力集中，使破坏后的碎块较大且整体
性较好，试件相对完整。然而，随着钢纤维体积掺量的增加，尽管块状碎片未显著增多，但粉末状碎片却
明显增加。主要是由于钢纤维与混凝土基体结合后形成了网状结构，该结构在高冲击载荷下增加了混
凝土的韧性，并改变了裂纹的扩展方式。

Broken concrete A small amount
of fragments

Broken concrete

(a) SF0-PP5 (b) SF5-PP5 (c) SF10-PP5

A small amount of
fragments & powder
Broken powder

(d) SF15-PP5 (e) SF15-PP5
图 12 混凝土试件的破坏形态
Fig. 12 Failure mode of concrete specimens

具体来说，高掺量钢纤维通过桥接裂纹并分散应力，抑制了裂纹沿特定路径的扩展，使裂纹难以形
成大块状碎片，而是以更细小的粉末状碎片形式破裂。此外，钢纤维与脆性混凝土基体之间的黏结效应

053101-9