3D打印超高性能混凝土的抗渗及抗冻性能研究

设计了一种基于超高性能混凝土配合比的3D打印材料,研究了3D打印混凝土试件和浇筑试件的抗渗性能和抗冻性能。结果表明,用该配合比配制的3D打印混凝土试件和浇筑试件均具有良好的抗渗性能和抗冻性能,试件均能在1.4 MPa水压力下保持不渗水,300次冻融循环后保持较高的力学性能和相对动弹性模量,且3D打印试件测试结果更好。为增强结构密实度,混凝土原材料添加了钢纤维,通过CT扫描发现,3D打印试件结构更加紧密,内部缺陷较少,受到冻融破坏时能保持较完整的结构。

基于功能梯度原理的超高性能混凝土抗侵彻爆炸性能

研究了单层结构和功能梯度结构的超高性能混凝土(UHPC)的抗侵彻爆炸性能。制备了3种靶体:普通混凝土靶,超高性能混凝土靶,以及不同种类UHPC组合而成的功能梯度混凝土靶(FGCC),并对不同种类混凝土靶体进行了侵彻爆炸实验,利用AUTODYN有限元软件进行了数值模拟分析。结果表明:从破坏形态上看,在侵彻爆炸耦合破坏下,FGCC靶破坏深度最小,弹坑深度不超过抗钻层范围。从损伤分布上看,混凝土损伤主要集中在迎弹面以及弹孔通道周围并向背弹面延对角线方向传递,纤维增强的靶体保持较好的完整性。从能量角度看,抗钻层高强粗骨料吸收子弹动能的能力强于混凝土基体。综合实验和数值模拟证明了功能梯度结构的UHPC具有优异的抗侵彻爆炸能力。

超高性能混凝土梯度材料抗超高速侵彻性能数值模拟

制备了以不同超高性能混凝土(UHPC)为基础的功能梯度混凝土(FGC)靶,研究了提高混凝土材料抵抗超高速射流的方法,开展了功能梯度混凝土防护工程材料抗超高速侵彻性能实验及数值模拟。通过射流侵彻试验,采集靶体的损伤分布、子弹破碎程度、侵彻破坏深度和破坏形态等各个方面的实验数据,进而分析功能梯度混凝土靶体的抗超高速侵彻性能;采用ANSYS/AUTODYN建立有限元计算模型,并与射流毁伤实验数据对照,验证了模型正确性;利用AUTODYN软件预测了射流和超高速弹体侵彻耦合破坏的结果。结果表明:功能梯度混凝土靶板能够有效阻挡超高速射流侵彻,侵彻深度为241 mm;通过数值模拟对射流形成以及侵彻靶板过程进行了分析并验证其有效性,误差为3.7%。