纤维增强水泥基复合材料压剪破坏的细观实验研究

对聚丙烯纤维和钢纤维增强水泥砂浆复合材料和混凝土复合材料进行了MTS准静态单轴压缩实验和压剪加载条件下的细观力学实验研究。比较两类纤维在这两种加载条件下的作用发现:在单轴压缩条件下,钢纤维作用显著,聚丙烯纤维基本没有什么作用;在压剪加载条件下,钢纤维在材料各个变形阶段均起明显作用,聚丙烯纤维在加载过程中起到一定的作用,但由于含量较少对材料的极限荷载基本没有贡献。在细观实验中,观察到了钢纤维和碎石颗粒在材料破坏过程中脱粘与断裂的作用方式。但只是在水泥砂浆试件的局部观察到了孔洞崩塌现象,对于其促成压缩带形成的机理尚须深入的工作。

聚丙烯短微纤维增强水泥冲击特性研究

基于唐志平等提出的剪切波跟踪技术(SWT),对聚丙烯短微纤维增强水泥(FCEM)和素水泥(CEM)进行了冲击速度76～506m/s、倾斜角为10°的斜撞击试验。研究结果表明,两种材料的Hugoniot冲击绝热线均有四个明显的临界点A、B、C、D,分别对应材料的Hugoniot弹性限、剪切卸载波(S-)消失、孔洞崩塌点和颗粒材料的再压缩点。其中临界点B,在过去的研究工作中尚未被揭示,只有采用剪切波跟踪技术对S-波进行跟踪测量,才能最终确定。对剪切强度的分析结果表明,采用剪切波,尤其是卸载剪切波来探测脆性材料内部动态损伤非常有效。

钢纤维增强水泥砂浆压剪联合冲击下动态剪切性能

基于唐志平等提出的剪切波跟踪技术(SWT),对钢纤维增强水泥砂浆进行了冲击速度40m/s^270m/s倾斜角为0~20°的斜撞击试验。研究结果表明,在此冲击速度下,材料处于损伤状态和由损伤状态向孔洞崩塌过渡阶段。此结果与聚丙烯纤维增强水泥砂浆的实验结果进行对比,发现钢纤维体积含量为0.5%时,对压缩性能的增强效果并不明显,但相应的剪切波速明显增加;当钢纤维体积含量为1%时对压缩性能和剪切波速均有较大的提高。由于钢纤维与水泥砂浆基体的强度相差太大,剪切强度有一定的改善,但数据较离散。同时通过对剪切结果分析表明,采用剪切波,尤其是卸载剪切波来探测脆性材料内部动态损伤非常有效。