地面防护工程抗爆复合材料与构造研究

《地面防护工程抗爆复合材料与构造研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、地面防护工程抗爆复合材料与构造研究1绪论1.1问题的提出随着高技术局部战争中精确制导武器的广泛应用，防护工程面临着严峻考验。在同样的设防条件下，分散布置在地面防护工程内同分散布置在地面上相比，生存概率提高36％；在没有设防条件下，分散布置在地面防护工程内与集中停放在地面上相比，生存概率增加95％[1]。有地面防护工程，特别是有很强防护能力的地面防护工程不仅能大大提高机场的生存概率，而且还能提高战斗的攻防转换和快速反应能力，具有重要的军事意义。上世纪60年代国外开始修建地面防护工程，1969年修建第一代地面防护工程，1

2、972年修建第二代地面防护工程，1975年开始修建第三代地面防护工程，至今外军修建的地面防护工程还属于第三代[2]。每一代地面防护工程都有不同的战术技术指标和防护功能上的区分，在发展地面防护工程的历程上，国外开展了一系列试验[3-6]。如1988年美国对第三代地面防护工程进行了系统的抗爆试验。美国与挪威在1991年使用4500kg高爆炸药进行了工程内爆炸，选用1：10、1：7、1：4缩比模型试验，取得一系列成果[7]。海湾战争结束后，美军针对伊拉克侵占科威特期间修建的第三代地面防护工程进行了抗900Kg爆破弹直接命中

3、打击毁伤试验。上世纪七十年代后期，外军开始修建采用三维波纹钢板作其主体结构的内衬的第三代地面防护工程。本世纪以来，地面防护工程有了新的发展方向。2002年美军在其印度洋迪哥加西亚岛的军事基地建造了4个单价为250万美元的地面防护工程，用来保障B2轰炸机。2009年美军在阿拉斯加修建了一批保障F-22战斗机的地面防护工程，并同时提出进一步修建移动式组合地面防护工程的想法[8]。..1.2研究的目的与意义为了提高地面防护工程的抗爆防护能力，采用以聚氨酯泡沫铝层硅粉和粉煤灰作为掺和材的双掺混凝土层（silicafumean

4、dflyashconcrete,缩写为SFFAC）作为复合吸能防护层，替代现有的地面防护工程单纯的混凝土库体防护层，将具有更好的防护效果。其优点如下：①泡沫铝是一种多孔金属材料，有较高的孔隙率，具有良好的缓冲吸能特性、衰减冲击波性能。通过对前人在泡沫铝和聚氨酯单一材料在抗冲击、吸能性能方面研究成果的总结[8-11]，聚氨酯泡沫铝复合材料能充分发挥泡沫铝和高分子粘弹性聚氨酯材料的力学性能，在减轻库体重量的同时具有良好的吸能效果；②在混凝土中掺入一定量的硅粉和粉煤灰，可以有效地改善混凝土的物理力学性能，在提高SFFAC自

5、身强度的同时降低其厚度，减轻了结构的重量[12-16]；③采用SFFAC结构层和聚氨酯泡沫铝吸能层组合结构，可以有效提高结构层的抗爆性能，其防护性能优于目前的钢筋混凝土层；④聚氨酯泡沫铝价格低廉，再加上绿色环保、价格廉价的硅粉和粉煤灰作为掺合材料，可大大降低其建设成本。针对国内外对于地面防护工程的抗爆性能研究相对较少，有必要进行进一步的探讨和研究。.2SFFAC动力学性能试验研究2.1试验方案及试件制作依据GB/T50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准[150]和其杂文说明章程，GB/T50080-200

6、2普通混凝土拌合物性能试验方法标准[151]和普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2000[152]进行配合比确定：依据普通混凝土力学性能试验方法标准和普通混凝土配合比设计规程，水胶比在0.26～0.42范围内，硅粉掺量在0%～20%，粉煤灰掺量在0%～25%，水泥用量为每立方米500kg，砂率一般根据经验确定其范围在34%～44%之间。按照上述设计好的配合比方案配制混凝土，保证搅拌均匀，然后装模。在装模的过程先进行充分的人工振捣，然后在振动台上震动1分钟，如图2-2所示，24小时后拆模。混凝土动态冲击试件采用的是&

7、Phi;73.536.5mm的圆柱体，如图2-3所示。设计制作动态试件19组。拆模后对试件进行养护，保持养护箱温度为20度，湿度为95%左右。..2.2SHPB试验从上世纪八十年代开始，大尺寸SHPB试验技术得到了快速的发展，国内外陆续建设了Φ50mm以上的大尺寸SHPB装置，并对混凝土进行了相关试验研究[153-166]。在国内，目前已有十余所院校和科研机构相继建立了该试验装置。该试验测定的应变率可达102～104/s，该范围刚好包括了材料破坏应力发生转折的应变率，正因为如此，SHPB试验技术获得的普遍的重

8、视和应用，同时人们对其也进行了大量的改进，本节就本试验用SHPB试验装置的具体组成做详细介绍，并概述SHPB试验的突出特点。在进行冲击试验前，对制作养护好的动态试件进行磨平处理后风干，磨平采用姜堰市星光机电设备厂制造的SHM-200双端面磨石机（见图2-8）进行磨平，磨平风干处理后的部分试件见图2-9。然后对动态试验试件的几何尺寸进行测量，混凝