泡沫混凝土吸能机理试验研究

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1、第202190卷年第62月期成都大学学报(自然科学版)V_01．29NO．2JournalofChengduUniversity(NaturalScienceEdition)Jun．20l0文章编号：1004—5422(2010)02—0166—03泡沫混凝土吸能机理试验研究刘海燕，李然(1．廊坊市城市建筑安装工程二公司，河北廊坊102800；2．成都理工大学工程技术学院，四川乐山614000)摘要：利用Hopkinson压杆，以试验数据为依据，研究了4种不同密度的泡沫混凝土材料在冲击栽荷下的动态力学压缩性能．通过相同加载速

2、率下对泡沫混凝土的动态力学性能比较，得到了高应变率下的泡沫混凝土随着孔隙率降低其最大破坏应力与弹性模量均增大这一变化规律．同时对泡沫混凝土抗冲击和吸能机理进行了探讨．关键词：泡沫混凝土；吸能；加栽速率中图分类号：0347．4文献标识码：A多孔壁很薄的微小气孔，且气孔直径远大于壁厚，在0引言应力波作用下，气孔发生坍塌破坏，并在此过程中发理论和试验研究表明¨I3J，采用新型的复合防生较大的变形而吸收了大量的能量．因此，应力波护结构可以大幅度提高结构的抗爆能力，而泡沫材的能量相当大的部分消耗在气孔孔壁的塑性变形料作为一类轻质抗冲击

3、吸能材料，其冲击特性的研上，虽然混凝土强度较低，但具有较大的极限变形．究越来越受到科研人员的重视．由于泡沫材料有许6多蜂窝状气孔，在粉碎时能够吸收冲击动能，因此其5在防冲击载荷的军用和民用防护工程领域具有极其4广泛的应用前景．过去，学者们对其静力学性能进行3了深入的研究，但由于涉及大变形、高度不连续性和2粘塑性等问题，目前还少有研究人员对其动力学性1能进行研究L4J．本文将通过分离式Hopkinson压杆的0冲击压缩试验拟对不同密度泡沫混凝土的动态压缩力学性能进行研究，并对泡沫混凝土抗冲击和吸能图1450混凝土不同应变率应力

4、应变曲线机理进行探讨．1．2600泡沫混凝土试验结果1试验测试及数据分析在试验测试中，600泡沫混凝土同样表现出率效应，且动态最大应力随着应变率的增加提高幅度本文试验采用@75砌分离式Hopkinson压杆更大(见图2)．(SHPB)对4种不同密度(45o、(3(30、750、8900g／em3，试件编号分别为450、600、750、900)的泡7沫混凝土进行了高应变率冲击载荷试验．试件均加6西o_5工成直径为75n'Lrn、厚度为50rain的圆柱体．皇1．1450泡沫混凝土试验结果3在试验测试中，450泡沫混凝土表现出随

5、着应2变率的增加，弹性模量与破坏应力均相应增加(见图'1)，并在极限破坏的情况下，450混凝土的破坏应变非常大．这可以解释为混凝土空隙率较高，存在着较图2600混凝土不同应变率应力应变曲线收稿日期：2010—03—30．基金项目：国家自然科学基金资助项目(10272109)．作者简介：刘海燕(1979一)，女，工程师，从事新型建筑材料研究与建筑工程管理第2期刘海燕，等：泡沫混凝土∞(吸王＼能b机理试验研究·167·B7654321O1．3750泡沫混凝土试验结果随着泡沫混凝土的孔隙率降低，气孔壁厚明显750混凝土的孔隙率继续

6、降低，气孑L壁厚明显增加，最大应力与弹性模量均增大．这可以认为是在增加，已与气孔直径相当，甚至稍大一些．气孔直径应力波冲击作用下，孔壁的坍塌破坏消耗更多的应较450混凝土要小，但可以认为仍然处在同一量级力，其变形亦滞后于加载的压力，所以动态强度有较上．从图3中可以看到，无论最大应力还是弹性模量大的提高．而且在极限破坏的情况下，泡沫混凝土的均已增加很多．这可以解释为：由于壁厚的增加以及破坏应变变小(见表1、图5)．气孔直径的减小，750混凝土均匀的分布着大量相表1V=2．86m／s不同试件试验结果同的微小气孔，在应力波冲击作用

7、下，孔壁的坍塌破坏需要比450混凝土更大的应力，且其变形滞后于加载的压力，所以动态强度有较大提高．图3750混凝土不同应变翠应力应变曲线1．4900泡沫混凝土试验结果图5V=2．86m／s时。不同试件应力应变曲线900混凝土的气孔直径已经很小，与450和750混凝土的气孔直径至少差一个量级．同时，其孔壁较3结论750混凝土要薄．这样，在压力波冲击作用下，900混利用SHPB实验技术获得了4种不同密度的泡凝土的动态极限强度要比750混凝土小一些．但由沫混凝土高应变率下的动态压缩应力应变曲线．实于其更多数目的极微小气孔，导致试件

8、破坏时需要验结果表明：在所测试的应变率范围内，4种材料的更多的能量，在宏观上表现为其动态强度要高于应力应变曲线均表现出一定的率相关性，且应变率450混凝土(见图4)．相关的趋势一致；应变率效应更多体现在材料变形刚度的加强以及割线模量的增加上．此外，泡沫混凝土材料的显著特征在于其内部存在大量