Page 54 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

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

29.103℃
30 1-SF20-PP5
28.705℃
25 27.502℃ 2-SF20-PP5
3-SF20-PP5
Temperature/℃ 15
20

10
5
0
0 2 4 6 8 10
Time/ms
(e) Steel fiber content 2.0%
图 14 不同钢纤维体积掺量混凝土试件的动态温度效应
Fig. 14 Dynamic temperature effect of concrete specimens with different steel fiber contents

钢纤维体积掺量为 0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0% 时，高温保持时间 t 分别持续了约 1.5、3.0、2.5、
c
1.8、0.7 ms，钢纤维体积掺量与高温保持时间 t 呈非线性关系，这是由于钢纤维体积掺量的增多，混凝土
c
内部空隙增加，在冲击过程中增强了吸热效应，加速了热量的扩散，导致高温保持阶段的持续时间缩
短。如图 14(e) 所示，当钢纤维体积掺量为 2.0% 时，大量的钢纤维导致凝胶材料、砂浆与纤维之间不能
很好地黏结，混凝土中的气体从空隙中逸出，产生吸热效应，引起温度下降，导致温度在达到峰值后迅速
下降，高温保持时间非常短暂。
结合表 4 和图 15 分析可知，在整个冲击过程中，峰值温度和峰值应力呈现相似规律，在钢纤维体积
掺量为 0%～1.5% 时，峰值温度随着钢纤维体积掺量的增加而上升，由于适量的钢纤维在冲击过程中起
到桥接作用，阻止了裂纹的快速扩展，使裂纹集中在局部区域，产生较高的摩擦和剪切效应，进而导致局
部温度升高。随着钢纤维体积掺量的增加，裂纹扩展受到更有效的抑制，摩擦和破坏能量更多地转化为
热能，因而温度达到更高的峰值。

表 4 SPFRC 试件的动态温度试验结果
Table 4 Dynamic temperature test results of SPFRC specimens
混凝土试件 钢纤维体积掺量/% 均值温度T a /℃ 峰值温度T m /℃ 峰值均值温度T ma /℃ 高温保持时间t c /ms
1-SF0-PP5 0 13.685 14.212 1.462
2-SF0-PP5 0 13.241 14.470 14.167 1.415
3-SF0-PP5 0 13.435 13.819 1.524
1-SF5-PP5 0.5 23.443 23.963 3.456
2-SF5-PP5 0.5 24.497 25.583 25.470 2.859
3-SF5-PP5 0.5 23.834 26.865 2.613
1-SF10-PP5 1.0 27.097 30.179 2.501
2-SF10-PP5 1.0 28.250 30.423 29.934 3.029
3-SF10-PP5 1.0 27.774 29.201 2.809
1-SF15-PP5 1.5 33.536 34.073 1.020
2-SF15-PP5 1.5 33.831 35.097 34.462 1.499
3-SF15-PP5 1.5 33.645 34.217 3.058
1-SF20-PP5 2.0 57.652 29.103 1.053
2-SF20-PP5 2.0 56.942 28.705 28.437 0.674
3-SF20-PP5 2.0 25.241 27.502 0.523

053101-12