Page 175 - 《爆炸与冲击》2025年第12期

第 45 卷 郭士旭，等： 接触爆炸条件下聚脲涂层对RC基板层裂和贯穿的影响 第 12 期

23.64 mm，显著大于 RC 裸板，而第 2～6 次层裂的深度与 RC 裸板相同。
此外，对前期研究 [9] 中保留的试件 T0、T1 和 T2 沿中线进行了切割，试件剖面损伤形貌如图 7 所
示。这 3 个试件均采用厚度为 15 cm、混凝土强度为 40.2 MPa 的 RC 板，且装药条件相同（800 g 立方体

TNT 药柱）。其中，试件 T0 为裸板，层裂坑深度约为 96 mm；试件 T1 和 T2 的背面分别喷涂了 4.5 和
9.6 mm 厚的聚脲涂层，基板层裂坑深度分别约为 98 和 96 mm，分别为 T0 的 1.02 倍和 1 倍。试验结果表
明，在发生贯穿时，RC 裸板与背面喷涂聚脲的 RC 基板的总层裂深度相近，这验证了式 (13) 中定量分析
结果的有效性。
25 RC slab thickness is 9.6 mm
Polyurea coating’s
Depth of each spalling/mm 20 5 Polyurea-coated RC slab T2 thickness is 4.5 mm

15
Polyurea coating’s
10
T1
1
0
5
6
7
4
2
3
The serial number of each spalling 8 9 10
T0
图 6 算例中 RC 裸板和背面喷涂聚脲
RC 板每次层裂的深度 图 7 背面喷涂聚脲 RC 板与 RC 裸板剖面形貌
Fig. 6 Depth of each spalling for RC slab and Fig. 7 Profile morphology of polyurea-coated and bare RC slabs
polyurea-coated RC slab in the example
上述分析表明，在发生贯穿时，与 RC 裸板相比，聚脲涂层显著增大了 RC 基板首次层裂的深度，这
可能导致首次层裂产生的混凝土碎块尺寸增大。此外，聚脲涂层减少了 RC 基板的层裂次数，但对总层
裂深度和贯穿的影响较小。

5 模型有效性的间接验证及基板贯穿预估方法

在接触爆炸试验中，RC 基板的层裂次数及每次层裂的深度难以通过试验直接测量。此外，由于聚
脲涂层的遮挡，关于基板层裂坑深度的报道较少。相比之下，RC 基板是否发生贯穿的试验结果较易获
取。4.2 节中，基于背面喷涂聚脲 RC 基板层裂深度解析模型（式 (11)），式 (13) 定量描述了聚脲涂层对
RC 基板总层裂深度的影响。当发生贯穿时，RC 裸板与背面喷涂聚脲 RC 板的总层裂深度之比接近于 1。
由此可以推断，RC 裸板的贯穿预估方法可扩展应用于背面喷涂聚脲 RC 基板的贯穿预估。本节将通过
试验验证这一推断，间接验证式 (11) 所示的层裂深度解析模型的有效性，并为背面喷涂聚脲 RC 基板的
贯穿预估提供方法。
RC 裸板局部破坏预估方法得到了广泛研究 [6, 22, 31-32, 39-41] 。其中，Morishita 等 [41] 提出的经验公式形式
简明、适用条件宽泛，且与大量接触爆炸试验的结果相符。该公式的适用条件包括：混凝土强度范围为
18～84.8 MPa，RC 板厚度范围为 4～58 cm，配筋率为 0.5%～1.0%，炸药量范围为 25～12 kg。当比例板
厚小于或等于 2.0 cm/g 1/3 时，RC 板发生贯穿；而当比例板厚大于 2.0 cm/g 1/3 时，则不会发生贯穿 [41] 。
表 2 列出了部分学者开展的背面喷涂聚脲 RC 板接触爆炸试验（共 21 次试验）以及 Morishita 公式的
预估结果。这些试验中，学者们未提供基板层裂坑深度的试验数据，但给出了基板贯穿结果。试验中，
常规混凝土强度范围为 36.1～43 MPa，符合 Morishita 公式的适用条件。在布筋方式方面，Shi 等 [1] 采用
单层双向钢筋，徐赵威等 [21] 采用 5 层双向钢筋，其余试验均采用双层双向钢筋。表 2 显示，RC 基板的比
例板厚值分布于 0.98～2.15 cm/g 1/3 范围内。Morishita 公式的预估结果与 20 次试验结果一致。然而，徐
赵威等 [21] 的试验 RCP2 中基板未发生贯穿，而 Morishita 公式却预估为贯穿，这一差异可能源于其较密的
布筋方式（直径为 6 mm 的钢筋 5 层双向布设，网孔尺寸为 50 mm×50 mm [21] ）。此外，尽管文献 [9] 和 [17]

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